BR112020009903B1 - WELL TOOL DEVICE COMPRISING A RATCHET SYSTEM - Google Patents
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Abstract
A presente invenção se refere a um dispositivo de ferramenta de poço (1) compreendendo um dispositivo de mandril (10) possuindo um eixo geométrico central axial (I); um dispositivo de alojamento (20) proporcionado radialmente no exterior do dispositivo de mandril (10) e um sistema de catraca (30). O sistema de catraca compreende uma área de superfície externa ranhurada (32) do dispositivo de mandril (10), um primeiro anel de bloqueio (40) compreendendo uma área de superfície interna ranhurada (42) engatada com a área de superfície externa ranhurada (32) do dispositivo de mandril (10), uma área de superfície externa ranhurada (44) e uma fenda axial (41) possibilitando expansão radial do primeiro anel de bloqueio (40). O primeiro anel de bloqueio (40) é engatado com o alojamento externo (20). O sistema de catraca (30) é configurado para possibilitar movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril (10) e o primeiro anel de bloqueio (40) em uma primeira direção axial (A) e para prevenir movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril (10) e o anel de bloqueio (40) em uma segunda direção (B) oposta da primeira direção (A). O sistema de catraca (30) adicionalmente compreende um segundo anel de bloqueio (50) proporcionado radialmente no exterior do primeiro anel de bloqueio (40), o segundo anel de bloqueio (50) compreendendo uma área de superfície interna ranhurada (52) engatada com a área de (...).The present invention relates to a well tool device (1) comprising a chuck device (10) having a central axial geometric axis (I); a housing device (20) provided radially outside the chuck device (10) and a ratchet system (30). The ratchet system comprises a grooved outer surface area (32) of the mandrel device (10), a first locking ring (40) comprising a grooved inner surface area (42) engaged with the grooved outer surface area (32). ) of the mandrel device (10), a grooved outer surface area (44) and an axial slot (41) enabling radial expansion of the first locking ring (40). The first locking ring (40) is engaged with the outer housing (20). The ratchet system (30) is configured to enable relative axial movement between the chuck device (10) and the first locking ring (40) in a first axial direction (A) and to prevent relative axial movement between the chuck device (10) and the first locking ring (40) in a first axial direction (A) and to prevent relative axial movement between the chuck device (10) and the locking ring (40) in a second direction (B) opposite to the first direction (A). The ratchet system (30) further comprises a second locking ring (50) provided radially outside the first locking ring (40), the second locking ring (50) comprising a grooved inner surface area (52) engaged with the area of (...).
Description
[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de ferramenta de poço compreendendo um sistema de catraca.[0001] The present invention relates to a well tool device comprising a ratchet system.
[0002] Algumas ferramentas de poço para poços de petróleo e/ou gás compreendem dispositivos de ancoragem. Uma tal ferramenta de poço funciona para o poço em um estado de funcionamento ou radialmente retraído. Em uma localização desejada, a ferramenta é concretizada para seu estado fixo ou radialmente retraído, onde a ferramenta é fixada para a superfície interna da tubulação de poço por intermédio de seus dispositivos de ancoragem. Algumas destas ferramentas são recuperáveis, isto é, elas podem ser concretizadas a partir do estado fixo para um estado recuperável ou radialmente retraído novamente, para facilitar a recuperação da ferramenta para fora a partir do poço.[0002] Some well tools for oil and/or gas wells comprise anchoring devices. Such a well tool works for the well in a working or radially retracted state. At a desired location, the tool is brought to its fixed or radially retracted state, where the tool is secured to the inner surface of the well tubing by means of its anchoring devices. Some of these tools are retrievable, that is, they can be moved from the fixed state to a retrievable state or radially retracted again to facilitate retrieval of the tool out of the wellbore.
[0003] Out ras ferramentas de poço, tais como plugues de ponte, straddles, etc., compreendem um elemento de vedação adicional que é radialmente expandido em direção da superfície interna do poço para evitar fluxo de fluido axial entre as laterais superior e inferior do elemento de vedação.[0003] Other well tools, such as bridge plugs, straddles, etc., comprise an additional sealing element that is radially expanded toward the inner surface of the wellbore to prevent axial fluid flow between the upper and lower sides of the wellbore. sealing element.
[0004] As ferramentas de poço acima referidas podem ser concretizadas entre seus estados retraído e expandido por intermédio de um deslocamento axial relativo entre um dispositivo de mandril interno e um dispositivo de alojamento externo da ferramenta de poço.[0004] The aforementioned well tools can be implemented between their retracted and expanded states through a relative axial displacement between an internal mandrel device and an external housing device of the well tool.
[0005] Um sistema de catraca é freqüentemente utilizado em tais ferramentas. Um tal sistema de catraca do estado da técnica (30) é mostrado nas Figuras 1a - 1d e 2a - 2b compreendendo uma área de superfície externa ranhurada (32) proporcionada sobre o exterior do dispositivo de mandril (10), um anel de bloqueio (40) e uma área de superfície interna ranhurada (34) proporcionada sobre o interior do dispositivo de alojamento externo (20).[0005] A ratchet system is often used in such tools. One such prior art ratchet system (30) is shown in Figures 1a - 1d and 2a - 2b comprising a grooved outer surface area (32) provided on the outside of the mandrel device (10), a locking ring ( 40) and a grooved internal surface area (34) provided on the inside of the external housing device (20).
[0006] O anel de bloqueio (40) compreende uma área de superfície interna ranhurada (42) para engate com a área de superfície externa ranhurada (32) do dispositivo de mandril (10) e uma área de superfície externa ranhurada (44) para engate com a área de superfície interna ranhurada (34) do alojamento externo (20).[0006] The locking ring (40) comprises a grooved inner surface area (42) for engagement with the grooved outer surface area (32) of the mandrel device (10) and a grooved outer surface area (44) for engage with the grooved inner surface area (34) of the outer housing (20).
[0007] Movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o anel de bloqueio (40) é possibilitada em uma primeira direção (A) quando o anel de bloqueio (40) é engatado com o dispositivo de mandril (10) enquanto movimentação entre o dispositivo de mandril (10) e o anel de bloqueio (40) é evitada em uma segunda direção (B) oposta da primeira direção (A) (Figura 2b). Portanto, o sistema de catraca (30) pode ser considerado como o mecanismo de bloqueio para evitar movimentação axial relativa entre duas partes em uma direção somente.[0007] Axial movement between the mandrel device (10) and the locking ring (40) is made possible in a first direction (A) when the locking ring (40) is engaged with the mandrel device (10) while moving between the mandrel device (10) and the lock ring (40) is avoided in a second direction (B) opposite to the first direction (A) (Figure 2b). Therefore, the ratchet system (30) can be considered as the locking mechanism to prevent relative axial movement between two parts in one direction only.
[0008] Deve ser observado que não existe nenhuma movimentação axial entre o alojamento externo (20) e o anel de bloqueio (40). O alojamento externo (20) e o anel de bloqueio (40) podem não ser fixados um para o outro, na medida em que o anel de bloqueio (40) tem que ser possibilitado para radialmente se expandir na medida em que sua área de superfície interna ranhurada (42) se movimenta relativamente para a área de superfície externa ranhurada (32) na direção possibilitada (A). O anel de bloqueio (40) compreende uma fenda axial (41) para possibilitar tal expansão radial do anel de bloqueio (40). Para evitar movimentação axial relativa entre o alojamento externo (20) e o anel de bloqueio (40), o número de ranhuras por unidade de comprimento sobre a superfície externa (44) do anel de bloqueio (40) é tipicamente metade do número de ranhuras por unidade de comprimento sobre a superfície interna (42) do anel de bloqueio (40).[0008] It should be noted that there is no axial movement between the external housing (20) and the locking ring (40). The outer housing (20) and the locking ring (40) may not be secured to each other, as the locking ring (40) must be enabled to radially expand as its surface area increases. grooved inner surface (42) moves relatively to the grooved outer surface area (32) in the enabled direction (A). The locking ring (40) comprises an axial slot (41) to enable such radial expansion of the locking ring (40). To avoid relative axial movement between the outer housing (20) and the lock ring (40), the number of grooves per unit length on the outer surface (44) of the lock ring (40) is typically half the number of grooves per unit length on the inner surface (42) of the locking ring (40).
[0009] O sistema de catraca é tipicamente utilizado para possibilitar que a ferramenta seja trazida do estado retraído para o estado expandido enquanto evita que a ferramenta saia do estado expandido e volte ao estado retraído novamente, uma vez que isto irá provocar uma liberação indesejada da ferramenta com relação à superfície interna da tubulação de poço.[0009] The ratchet system is typically used to enable the tool to be brought from the retracted state to the expanded state while preventing the tool from leaving the expanded state and returning to the retracted state again, as this will cause unwanted release of the tool. tool relative to the inner surface of the well tubing.
[0010] Nas patentes norueguesas números NO 340816 e NO 20141476 (Interwell) um sistema de catraca liberável é descrito como possuir dois estados, um primeiro estado onde o sistema de catraca funciona como um sistema de catraca normal, isto é, em que movimentação entre o dispositivo de mandril e o anel de bloqueio é possibilitada em uma direção somente, e um segundo estado onde movimentação entre o dispositivo de mandril e o anel de bloqueio é possibilitada em ambas as direções.[0010] In Norwegian patent numbers NO 340816 and NO 20141476 (Interwell) a releasable ratchet system is described as having two states, a first state where the ratchet system functions as a normal ratchet system, i.e. in which movement between the mandrel device and the lock ring is enabled in one direction only, and a second state where movement between the mandrel device and the lock ring is enabled in both directions.
[0011] Alguns anéis de bloqueio do estado da técnica possuem uma superfície externa rosqueada ou em escotilha (hatched) para conexão mecânica para o dispositivo de alojamento da ferramenta. O propósito da conexão mecânica entre o dispositivo de alojamento e o anel de bloqueio é o de possibilitar a pequena expansão temporária anteriormente mencionada do diâmetro do anel de bloqueio (10) dentro do alojamento.[0011] Some prior art locking rings have a threaded or hatched outer surface for mechanical connection to the tool housing device. The purpose of the mechanical connection between the housing device and the locking ring is to enable the previously mentioned small temporary expansion of the diameter of the locking ring (10) within the housing.
[0012] Uma desvantagem com a solução acima referida é a de que uma pequena movimentação axial relativa entre o alojamento (20) e o anel de bloqueio (40) é inerentemente possibilitada devida para o fato da natureza de tais conexões ranhuradas. Esta movimentação para trás é freqüentemente referida como folga. Na Figura 2b, esta folga entre o alojamento externo (20) e o anel de bloqueio (40) é indicada com a flecha (BL20).[0012] A disadvantage with the aforementioned solution is that a small relative axial movement between the housing (20) and the locking ring (40) is inherently possible due to the nature of such grooved connections. This backward movement is often referred to as backlash. In Figure 2b, this gap between the external housing (20) and the locking ring (40) is indicated with the arrow (BL20).
[0013] Irá existir freqüentemente uma folga entre o anel de bloqueio (40) e o dispositivo de mandril (10). Esta folga é indicada com a flecha (BL10) na Figura 2. A folga máxima (BL10) é indicada na Figura 2a. Tipicamente, a folga (BL10) irá ser menor do que a folga (BL20). Tal folga é indesejada, na medida em que a ferramenta de poço irá afrouxar (se soltar) de seu engate com a superfície interna da tubulação de poço.[0013] There will often be a gap between the locking ring (40) and the chuck device (10). This clearance is indicated with the arrow (BL10) in Figure 2. The maximum clearance (BL10) is indicated in Figure 2a. Typically, the clearance (BL10) will be smaller than the clearance (BL20). Such play is undesirable in that the well tool will loosen (disengage) from its engagement with the inner surface of the well tubing.
[0014] Tipi camente, molas são utilizadas para prevenir ou reduzir a folga acima. Tais molas contribuem para o comprimento e complexibilidade da ferramenta de poço.[0014] Typically, springs are used to prevent or reduce the above play. Such springs contribute to the length and complexity of the well tool.
[0015] Portanto, um objetivo da presente invenção é o de reduzir a folga de sistemas de catraca de ferramentas de poço. Ainda um outro objetivo da presente invenção é o de reduzir a necessidade de molas para prevenir tal folga.[0015] Therefore, an object of the present invention is to reduce the clearance of well tool ratchet systems. Yet another object of the present invention is to reduce the need for springs to prevent such play.
[0016] Uma solução para este problema poderia ser a de transferir forças entre o alojamento externo (20) e o anel de bloqueio (40) por intermédio das superfícies de extremidade anular voltando-se axialmente (45) do anel de bloqueio (40).[0016] A solution to this problem could be to transfer forces between the outer housing (20) and the locking ring (40) via the axially turning annular end surfaces (45) of the locking ring (40) .
[0017] Uma desvantagem com esta solução é a de que para pressões mais altas, uma maior área para transferência de forças axiais entre o alojamento externo e o anel de bloqueio (40) é necessitada. Uma área aumentada é somente conseguida por aumento da espessura (T40) (Figura 2b) do anel de bloqueio (40), na medida em que um aumento do diâmetro (D40) (Figura 2a) para o anel de bloqueio não é possibilitado devido para o fato do diâmetro máximo da tubulação de poço na qual a ferramenta é para ser utilizada. Qualquer tal aumento em espessura provoca que o anel de bloqueio venha a ser mais rígido e menos flexível. Durante o desenvolvimento da presente invenção, tais anéis de bloqueio mais espessos foram testados. Durante estes testes, foi descoberto que quando o anel de bloqueio foi pressionado ascendentemente sobre as roscas do dispositivo de mandril, o anel de bloqueio se torna radialmente expandido. Entretanto, devido para o fato da rigidez do anel de bloqueio, o anel de bloqueio não se retrai radialmente como esperado mais tarde - o anel de bloqueio sofre deformação plástica, provocando um engate reduzido entre as roscas voltando-se exteriormente do dispositivo de mandril e as roscas voltando-se interiormente do anel de bloqueio.[0017] A disadvantage with this solution is that for higher pressures, a greater area for transferring axial forces between the external housing and the locking ring (40) is required. An increased area is only achieved by increasing the thickness (T40) (Figure 2b) of the locking ring (40), as an increase in the diameter (D40) (Figure 2a) for the locking ring is not possible due to the fact of the maximum diameter of the well tubing in which the tool is to be used. Any such increase in thickness causes the lock ring to be more rigid and less flexible. During the development of the present invention, such thicker locking rings were tested. During these tests, it was discovered that when the lock ring was pressed upwardly onto the threads of the chuck device, the lock ring became radially expanded. However, due to the rigidity of the lock ring, the lock ring does not retract radially as later expected - the lock ring undergoes plastic deformation, causing reduced engagement between the outwardly turning threads of the mandrel device and the threads turning inwardly from the locking ring.
[0018] As áreas de superfície ranhuradas acima podem ser proporcionadas como filamentos (estrias), isto é, como trilhas configuradas em espiral. Aqui, a montagem do sistema de catraca pode ser desempenhada por aparafusamento das diferentes partes do sistema de catraca juntamente. Alternativamente, as áreas de superfícies ranhuradas podem ser proporcionadas como trilhas configuradas em anel. Aqui, o anel de bloqueio do sistema de catraca tem que ser radialmente expandido durante a montagem. Para o anel de bloqueio acima citado com espessura aumentada, uma ferramenta poderosa tem que ser utilizada para forçar a abertura do anel de bloqueio durante montagem. Novamente, existe um risco de deformação plástica do anel de bloqueio.[0018] The above grooved surface areas can be provided as filaments (striations), that is, as spirally configured tracks. Here, the assembly of the ratchet system can be performed by bolting the different parts of the ratchet system together. Alternatively, the grooved surface areas may be provided as ring-shaped tracks. Here, the locking ring of the ratchet system has to be radially expanded during assembly. For the above-mentioned lock ring with increased thickness, a powerful tool has to be used to force open the lock ring during assembly. Again, there is a risk of plastic deformation of the locking ring.
[0019] Em adição, foi descoberto que durante a fixação de um plugue com um tal anel de bloqueio, uma maior proporção da força de fixação disponível irá ser utilizada para movimentar o sistema de catraca, provocando que uma menor proporção da força de fixação disponível venha a comprimir o elemento de vedação do plugue em direção da superfície interna da tubulação de poço, o que negativamente afeta a taxa de pressão do plugue.[0019] In addition, it has been discovered that when securing a plug with such a locking ring, a greater proportion of the available clamping force will be used to move the ratchet system, causing a smaller proportion of the available clamping force to compress the plug sealing element toward the inner surface of the well tubing, which negatively affects the plug pressure rating.
[0020] Portanto, um outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar uma ferramenta de poço com um sistema de catraca que não afeta outras partes da ferramenta de poço negativamente.[0020] Therefore, another objective of the present invention is to provide a well tool with a ratchet system that does not affect other parts of the well tool negatively.
[0021] Como para muitas de tais ferramentas de poço, o objetivo da presente invenção é o de proporcionar ferramentas de poço que podem resistir às temperaturas mais altas e às pressões mais altas.[0021] As for many such well tools, the object of the present invention is to provide well tools that can withstand higher temperatures and higher pressures.
[0022] A presente invenção se refere a um dispositivo de ferramenta de poço compreendendo: - um dispositivo de mandril possuindo um eixo geométrico central axial; - um dispositivo de alojamento proporcionado radialmente no exterior do dispositivo de mandril; - um sistema de catraca compreendendo: - uma área de superfície externa ranhurada do dispositivo de mandril; - um primeiro anel de bloqueio compreendendo uma área de superfície interna ranhurada engatada com a área de superfície externa ranhurada do dispositivo de mandril, uma área de superfície externa ranhurada e uma fenda axial possibilitando expansão radial do primeiro anel de bloqueio, onde o primeiro anel de bloqueio é engatado com o alojamento externo; - onde o sistema de catraca é configurado para possibilitar movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril e o primeiro anel de bloqueio em uma primeira direção axial e para prevenir movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril e o anel de bloqueio em uma segunda direção oposta da primeira direção; onde o sistema de catraca adicionalmente compreende: - um segundo anel de bloqueio proporcionado radialmente no exterior do primeiro anel de bloqueio, o segundo anel de bloqueio compreendendo uma área de superfície interna ranhurada engatada com a área de superfície externa ranhurada do primeiro anel de bloqueio, e uma fenda axial possibilitando expansão radial do segundo anel de bloqueio, onde o segundo anel de bloqueio é engatado com o alojamento externo.[0022] The present invention relates to a well tool device comprising: - a chuck device having a central axial geometric axis; - a housing device provided radially on the outside of the chuck device; - a ratchet system comprising: - a grooved outer surface area of the chuck device; - a first locking ring comprising a grooved inner surface area engaged with the grooved outer surface area of the mandrel device, a grooved outer surface area and an axial slot enabling radial expansion of the first locking ring, wherein the first locking ring lock is engaged with the external housing; - wherein the ratchet system is configured to enable relative axial movement between the mandrel device and the first locking ring in a first axial direction and to prevent relative axial movement between the mandrel device and the locking ring in a second opposite direction from the first direction; wherein the ratchet system further comprises: - a second locking ring provided radially on the outside of the first locking ring, the second locking ring comprising a grooved inner surface area engaged with the grooved outer surface area of the first locking ring, and an axial slot enabling radial expansion of the second locking ring, where the second locking ring is engaged with the external housing.
[0023] Em um aspecto, as áreas de superfície interna e externa ranhuradas do primeiro e segundo anéis de bloqueio previnem movimentação axial relativa entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio.[0023] In one aspect, the grooved inner and outer surface areas of the first and second locking rings prevent relative axial movement between the first and second locking rings.
[0024] No caso em que as áreas de superfície interna e externa ranhuradas compreendem trilhas configuradas em anel, nenhuma movimentação relativa irá ocorrer entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio. Entretanto, no caso em que as áreas de superfície interna e externa ranhuradas compreendem trilhas configuradas em espiral, uma pequena movimentação axial relativa pode ocorrer entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio durante a expansão radial dos anéis de bloqueio, isto é, durante a movimentação axial relativa entre o anel de bloqueio e o dispositivo de mandril na primeira direção axial.[0024] In the case where the grooved inner and outer surface areas comprise ring-shaped tracks, no relative movement will occur between the first and second locking rings. However, in the case where the grooved inner and outer surface areas comprise spirally configured tracks, a small relative axial movement may occur between the first and second locking rings during radial expansion of the locking rings, i.e. during movement relative axial direction between the lock ring and the chuck device in the first axial direction.
[0025] Em um aspecto, as áreas de superfície interna e externa ranhuradas do primeiro e segundo anéis de bloqueio permitem movimentação circunferencial relativa entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio.[0025] In one aspect, the grooved inner and outer surface areas of the first and second locking rings allow relative circumferential movement between the first and second locking rings.
[0026] Isto é conseguido por orientação das trilhas das áreas de superfície interna e externa ranhuradas perpendicularmente para o eixo geométrico longitudinal (I) ou substancialmente perpendicularmente para o eixo geométrico longitudinal (I).[0026] This is achieved by orienting the tracks of the grooved inner and outer surface areas perpendicular to the longitudinal geometric axis (I) or substantially perpendicular to the longitudinal geometric axis (I).
[0027] Em um aspecto, o sistema de catraca compreende: - um primeiro elemento se projetando para dentro a partir do interior do dispositivo de alojamento; - um segundo elemento se projetando para dentro a partir do interior do dispositivo de alojamento em uma distância axial a partir do primeiro elemento; - onde o primeiro e segundo anéis de bloqueio são proporcionados axialmente entre o primeiro e segundo elementos; - onde o primeiro elemento se projetando para dentro compreende uma primeira superfície de suporte para transferência de forças axiais entre o dispositivo de alojamento e superfícies de extremidade inferiores do primeiro e segundo anéis de bloqueio; - onde o segundo elemento se projetando para dentro compreende uma segunda superfície de suporte para transferência de forças axiais entre o dispositivo de alojamento e superfícies de extremidade superiores do primeiro e segundo anéis de bloqueio.[0027] In one aspect, the ratchet system comprises: - a first element projecting inwardly from the interior of the housing device; - a second element projecting inwardly from the interior of the housing device at an axial distance from the first element; - wherein the first and second locking rings are provided axially between the first and second elements; - wherein the first inwardly projecting element comprises a first support surface for transferring axial forces between the housing device and lower end surfaces of the first and second locking rings; - wherein the second inwardly projecting element comprises a second support surface for transferring axial forces between the housing device and upper end surfaces of the first and second locking rings.
[0028] Alternativamente, o primeiro e segundo elementos podem ser proporcionados como uma parte do dispositivo de alojamento, alternativamente eles podem ser fixados para ou conectados para o dispositivo de alojamento. Preferivelmente, o primeiro e segundo elementos são elementos de anel para proporcionar superfícies de contato tão grandes quanto possíveis com relação aos anéis de bloqueio.[0028] Alternatively, the first and second elements may be provided as a part of the housing device, alternatively they may be fixed to or connected to the housing device. Preferably, the first and second elements are ring elements to provide as large contact surfaces as possible with respect to the locking rings.
[0029] Em um aspecto, um comprimento axial do primeiro anel de bloqueio é igual para um comprimento axial do segundo anel de bloqueio.[0029] In one aspect, an axial length of the first lock ring is equal to an axial length of the second lock ring.
[0030] Em um aspecto, a distância axial é igual para o comprimento axial do primeiro anel de bloqueio e/ou do segundo anel de bloqueio.[0030] In one aspect, the axial distance is equal to the axial length of the first lock ring and/or the second lock ring.
[0031] Alternativamente, a distância axial pode ser igual para o comprimento axial do primeiro anel de bloqueio e/ou do segundo anel de bloqueio mais um adicional comprimento para assegurar que os elementos não previnem expansão radial dos anéis de bloqueio devido para o fato da fricção entre os anéis de bloqueio e os elementos. O adicional comprimento é mais curto do que a distância entre as trilhas da área de superfície interna e externa ranhurada do anel de bloqueio e dispositivo de mandril. Portanto, este adicional comprimento não contribui para uma folga aumentada para a ferramenta de poço.[0031] Alternatively, the axial distance may be equal to the axial length of the first lock ring and/or the second lock ring plus an additional length to ensure that the elements do not prevent radial expansion of the lock rings due to the fact that the friction between the locking rings and the elements. The additional length is shorter than the distance between the grooved inner and outer surface area tracks of the lock ring and chuck device. Therefore, this additional length does not contribute to increased clearance for the downhole tool.
[0032] Em um aspecto, o sistema de catraca compreende um anel proporcionado radialmente entre a superfície externa do dispositivo de mandril interno e a superfície interna do dispositivo de alojamento externo e axialmente entre o primeiro e segundo elementos.[0032] In one aspect, the ratchet system comprises a ring provided radially between the outer surface of the inner mandrel device and the inner surface of the outer housing device and axially between the first and second elements.
[0033] O diâmetro do anel é maior do que o diâmetro externo do anel de bloqueio externo em seu estado inicial, por intermédio disso possibilitando expansão radial dos anéis de bloqueio.[0033] The diameter of the ring is larger than the external diameter of the external locking ring in its initial state, thereby enabling radial expansion of the locking rings.
[0034] Em um aspecto, as fendas do primeiro e segundo anéis de bloqueio são inicialmente alinhadas uma com a outra.[0034] In one aspect, the slots of the first and second locking rings are initially aligned with each other.
[0035] Em um aspecto, o sistema de catraca adicionalmente compreende um terceiro anel de bloqueio proporcionado radialmente no exterior do segundo anel de bloqueio, o segundo anel de bloqueio compreendendo uma área de superfície externa ranhurada, o terceiro anel de bloqueio compreendendo uma área de superfície interna ranhurada engatada com a área de superfície externa ranhurada do segundo anel de bloqueio, e uma fenda axial possibilitando expansão radial do terceiro anel de bloqueio, onde o terceiro anel de bloqueio é engatado com o alojamento externo.[0035] In one aspect, the ratchet system further comprises a third locking ring provided radially on the outside of the second locking ring, the second locking ring comprising a grooved outer surface area, the third locking ring comprising a grooved outer surface area. grooved inner surface engaged with the grooved outer surface area of the second locking ring, and an axial slot enabling radial expansion of the third locking ring, where the third locking ring is engaged with the outer housing.
[0036] Evidentemente, quando este terceiro anel de bloqueio é o anel de bloqueio externo, o diâmetro do anel é maior do que o diâmetro externo do terceiro anel de bloqueio em seu estado inicial.[0036] Evidently, when this third locking ring is the outer locking ring, the diameter of the ring is larger than the outer diameter of the third locking ring in its initial state.
[0037] Em um aspecto, a espessura do segundo anel de bloqueio é maior do que espessura do primeiro anel de bloqueio.[0037] In one aspect, the thickness of the second locking ring is greater than the thickness of the first locking ring.
[0038] O dispositivo de ferramenta de poço acima referido possui um eixo geométrico central longitudinal, onde o dispositivo de ferramenta de poço é inserido axialmente para um poço de petróleo e/ou gás, isto é, com seu eixo geométrico central longitudinal em uma direção paralela para o ou coincidindo com o, eixo geométrico central de poço. O termo “superior” se refere para uma parte do dispositivo de ferramenta de poço sendo relativamente mais próxima para a extremidade de topo do poço, enquanto o termo “inferior” se refere para uma parte do dispositivo de ferramenta de poço sendo relativamente mais próxima para a extremidade de fundo do poço. Nos presentes desenhos, a lateral esquerda dos desenhos é considerada como sendo a lateral superior, enquanto a lateral direita dos desenhos é considerada como sendo a lateral inferior.[0038] The aforementioned well tool device has a central longitudinal geometric axis, where the well tool device is inserted axially into an oil and/or gas well, that is, with its central longitudinal geometric axis in a direction parallel to or coinciding with the central geometric axis of the well. The term “upper” refers to a part of the well tool device being relatively closer to the top end of the well, while the term “lower” refers to a part of the well tool device being relatively closer to the well. the bottom end of the well. In the present drawings, the left side of the drawings is considered to be the upper side, while the right side of the drawings is considered to be the lower side.
[0039] Os termos “externo”, “exterior”, “externamente” se referem para uma parte do dispositivo de ferramenta de poço voltando-se para fora a partir do eixo geométrico central longitudinal, enquanto os termos “interno”, “interior” ou “internamente” se referem para uma parte do dispositivo de ferramenta de poço voltando-se em direção do eixo geométrico central longitudinal.[0039] The terms “external”, “exterior”, “externally” refer to a part of the well tool device facing outward from the longitudinal central geometric axis, while the terms “internal”, “interior” or “internally” refers to a part of the well tool device facing toward the central longitudinal geometric axis.
[0040] Em concordância com a presente invenção, é conseguido que o deslocamento axial relativo entre o dispositivo de alojamento e o dispositivo de bloqueio venha a ser reduzido. Ainda irá existir deslocamento axial relativo entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio. Entretanto, o deslocamento axial relativo entre o dispositivo de alojamento e o dispositivo de bloqueio no estado da técnica tenha sido consideravelmente maior (isto é, tipicamente duas vezes tão grande) do que o deslocamento axial relativo entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio e, portanto, o deslocamento axial total entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de alojamento é reduzido.[0040] In accordance with the present invention, it is achieved that the relative axial displacement between the housing device and the locking device is reduced. There will still be relative axial displacement between the chuck device and the locking device. However, the relative axial displacement between the housing device and the locking device in the prior art has been considerably greater (i.e., typically twice as large) than the relative axial displacement between the chuck device and the locking device. and therefore the total axial displacement between the chuck device and the housing device is reduced.
[0041] A ferramenta Interwell ECJ (Expandable Junk Catcher) é vendida e comercializada pela Interwell. Esta ferramenta compreende um dispositivo de guia de sucata expansível (descrito na patente norueguesa número NO 20121377) e um dispositivo de ancoragem que são radialmente expandidos em direção da superfície interna da tubulação de poço para segurar (fixar) a ferramenta na localização desejada no poço. Um sistema de catraca do estado da técnica foi utilizado nesta ferramenta para bloquear o dispositivo de alojamento para o dispositivo de mandril no estado radialmente expandido. Entretanto, devido para o fato do deslocamento axial relativo possibilitado pelo sistema de catraca do estado da técnica, um dispositivo de mola foi necessitado na ferramenta para prevenir ou pelo menos para reduzir o deslocamento axial relativo. Por substituição do sistema de catraca do estado da técnica pelo sistema de catraca da presente invenção, o dispositivo de mola pode ser substituído por um dispositivo de mola relativamente menor, o que contribui para um custo mais baixo e um comprimento mais curto da ferramenta.[0041] The Interwell ECJ (Expandable Junk Catcher) tool is sold and marketed by Interwell. This tool comprises an expandable scrap guide device (described in Norwegian patent number NO 20121377) and an anchoring device which are radially expanded towards the inner surface of the well tubing to hold (fix) the tool at the desired location in the well. A prior art ratchet system was used in this tool to lock the housing device for the mandrel device in the radially expanded state. However, due to the relative axial displacement made possible by the prior art ratchet system, a spring device was required in the tool to prevent or at least reduce the relative axial displacement. By replacing the prior art ratchet system with the ratchet system of the present invention, the spring device can be replaced with a relatively smaller spring device, which contributes to lower cost and shorter tool length.
[0042] Concretizações da presente invenção irão agora ser descritas com referência para os desenhos acompanhantes, nos quais:[0042] Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:
[0043] A Figura 1a ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de mandril do estado da técnica;[0043] Figure 1a illustrates a perspective view of a prior art chuck device;
[0044] A Figura 1b ilustra uma vista em perspectiva de um anel de bloqueio do estado da técnica;[0044] Figure 1b illustrates a perspective view of a prior art locking ring;
[0045] A Figura 1c ilustra uma vista em perspectiva do anel de bloqueio do estado da técnica engatado com o dispositivo de mandril do estado da técnica;[0045] Figure 1c illustrates a perspective view of the prior art lock ring engaged with the prior art chuck device;
[0046] A Figura 1d ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de alojamento externo do estado da técnica engatado com o anel de bloqueio, isto é, todas as partes do sistema de catraca da ferramenta de poço foram montadas;[0046] Figure 1d illustrates a perspective view of a prior art external housing device engaged with the lock ring, that is, all parts of the well tool ratchet system have been assembled;
[0047] A Figura 2a ilustra uma vista lateral de seção transversal da Figura 1d;[0047] Figure 2a illustrates a cross-sectional side view of Figure 1d;
[0048] A Figura 2b ilustra uma vista ampliada da caixa tracejada da Figura 2a;[0048] Figure 2b illustrates an enlarged view of the dashed box of Figure 2a;
[0049] A Figura 3a ilustra uma vista em perspectiva de u m primeiro anel de bloqueio do sistema de catraca;[0049] Figure 3a illustrates a perspective view of a first locking ring of the ratchet system;
[0050] A Figura 3b ilustra uma vista em perspectiva do segundo anel de bloqueio do sistema de catraca;[0050] Figure 3b illustrates a perspective view of the second locking ring of the ratchet system;
[0051] A Figura 3c ilustra uma vista em perspectiva do primeiro e segundo anéis de bloqueio engatados um com[0051] Figure 3c illustrates a perspective view of the first and second locking rings engaged with each other.
[0052] o outro; A Figura 3d ilustra uma vista frontal da Figura 3c;[0052] the other; Figure 3d illustrates a front view of Figure 3c;
[0053] A Figura 4a ilustra uma vista em perspectiva de seção transversal do dispositivo de mandril com a área de superfície externa ranhurada do sistema de catraca;[0053] Figure 4a illustrates a cross-sectional perspective view of the chuck device with the grooved outer surface area of the ratchet system;
[0054] A Figura 4b ilustra o primeiro anel de bloqueio engatado com o dispositivo de mandril da Figura 1a;[0054] Figure 4b illustrates the first locking ring engaged with the mandrel device of Figure 1a;
[0055] A Figura 4c ilustra o segundo anel de bloqueio engatado com o primeiro anel de bloqueio da Figura 4b;[0055] Figure 4c illustrates the second locking ring engaged with the first locking ring of Figure 4b;
[0056] A Figura 4d ilustra um alojamento externo engatado com o primeiro e segundo anéis de bloqueio;[0056] Figure 4d illustrates an external housing engaged with the first and second locking rings;
[0057] A Figura 5a ilustra uma vista lateral de seção transversal da Figura 4d;[0057] Figure 5a illustrates a cross-sectional side view of Figure 4d;
[0058] A Figura 5b ilustra uma vista ampliada da caixa tracejada da Figura 5a;[0058] Figure 5b illustrates an enlarged view of the dashed box of Figure 5a;
[0059] A Figura 6a ilustra uma vista em perspectiva de um terceiro anel de bloqueio;[0059] Figure 6a illustrates a perspective view of a third locking ring;
[0060] A Figura 6b ilustra o primeiro, segundo e terceiro anéis de bloqueio engatados um com o outro;[0060] Figure 6b illustrates the first, second and third locking rings engaged with each other;
[0061] A Figura 6c ilustra uma vista em perspectiva de seção transversal de um sistema de catraca com os anéis de bloqueio da Figura 6b;[0061] Figure 6c illustrates a cross-sectional perspective view of a ratchet system with the locking rings of Figure 6b;
[0062] A Figura 7a ilustra uma vista lateral de seção transversal da Figura 6d;[0062] Figure 7a illustrates a cross-sectional side view of Figure 6d;
[0063] A Figura 7b ilustra uma vista ampliada da caixa tracejada da Figura 7a.[0063] Figure 7b illustrates an enlarged view of the dashed box of Figure 7a.
[0064] Referência é agora feita para a Figura 4d, onde uma ferramenta de poço (1) em concordância com a presente invenção é mostrada. A ferramenta de poço (1) compreende um dispositivo de mandril (10) possuindo um eixo geométrico central axial (I) e um dispositivo de alojamento (20) proporcionado radialmente no exterior do dispositivo de mandril (10). Um sistema de catraca (30) é conectado entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de alojamento externo (20). Como no estado da técnica, o dispositivo de mandril (10) compreende uma superfície externa ranhurada (32) sendo definida como uma parte do sistema de catraca (30).[0064] Reference is now made to Figure 4d, where a well tool (1) in accordance with the present invention is shown. The well tool (1) comprises a chuck device (10) having a central axial geometric axis (I) and a housing device (20) provided radially outside the chuck device (10). A ratchet system (30) is connected between the chuck device (10) and the external housing device (20). As in the prior art, the chuck device (10) comprises a grooved outer surface (32) being defined as a part of the ratchet system (30).
[0065] Deve ser observado que a ferramenta de poço (1) aqui é somente uma parte de uma ferramenta de poço utilizada para ilustrar as características técnicas do sistema de catraca (30). O dispositivo de mandril e o dispositivo de alojamento externo são considerados conhecidos por uma pessoa especializada no estado da técnica e não irão ser descritos aqui em detalhes. Deve, entretanto, ser observado que o dispositivo de mandril (10), o dispositivo de alojamento externo (20), e o sistema de catraca (30) podem ser implementados para diversas das presentes ferramentas de poço da Interwell, tais como o dispositivo de captura de sucata expansível (descrito na patente norueguesa número NO 20121377), o plugue de alta expansão (descrito na patente norte americana número US 7.178.602), etc.[0065] It should be noted that the well tool (1) here is only a part of a well tool used to illustrate the technical characteristics of the ratchet system (30). The mandrel device and the external housing device are considered to be known to a person skilled in the art and will not be described in detail here. It should, however, be noted that the chuck device (10), the external housing device (20), and the ratchet system (30) can be implemented for several of Interwell's present downhole tools, such as the expandable scrap capture (described in Norwegian patent number NO 20121377), the high expansion plug (described in North American patent number US 7,178,602), etc.
[0066] Na Figura 4d, é mostrado que o dispositivo de alojamento externo (20) compreende conectores de dedo (25) para conexão para outras partes (não mostradas) da ferramenta de poço (1).[0066] In Figure 4d, it is shown that the external housing device (20) comprises finger connectors (25) for connection to other parts (not shown) of the well tool (1).
[0067] Referência é agora feita para a Figura 3a. Aqui, um primeiro anel de bloqueio (40) do sistema de catraca (30) é mostrado. O primeiro anel de bloqueio (40) compreende uma fenda axial (41), uma área de superfície interna ranhurada (42) voltando-se em direção de seu eixo geométrico central (I) e uma área de superfície externa ranhurada (44) voltando-se para fora a partir do eixo geométrico central (I). O primeiro anel de bloqueio (40) possui um comprimento (L40).[0067] Reference is now made to Figure 3a. Here, a first locking ring (40) of the ratchet system (30) is shown. The first locking ring (40) comprises an axial slot (41), a grooved inner surface area (42) facing towards its central geometric axis (I) and a grooved outer surface area (44) facing towards it. outwards from the central geometric axis (I). The first locking ring (40) has a length (L40).
[0068] Uma primeira superfície de extremidade anular é indicada com o numeral de referência (46) enquanto uma segunda superfície de extremidade anular, proporcionada sobre a lateral oposta da primeira superfície de extremidade (46), é indicada com o numeral de referência (48). A primeira e a segunda superfícies de extremidade (46, 48) são preferivelmente perpendiculares para o eixo geométrico central longitudinal (I).[0068] A first annular end surface is indicated with the reference numeral (46) while a second annular end surface, provided on the opposite side of the first end surface (46), is indicated with the reference numeral (48 ). The first and second end surfaces (46, 48) are preferably perpendicular to the longitudinal central geometric axis (I).
[0069] Referência é agora feita para a Figura 3b. Aqui, um segundo anel de bloqueio (50) do sistema de catraca (30) é mostrado. O segundo anel de bloqueio (50) compreende uma fenda axial (51), uma área de superfície interna ranhurada (52) voltando-se em direção de seu eixo geométrico central (I) e uma área de superfície externa (54) voltando-se para fora a partir do eixo geométrico central (I). Na presente concretização, a área de superfície externa (54) é lisa. O segundo anel de bloqueio (50) possui um comprimento (L50) preferivelmente igual para o comprimento (L40) do primeiro anel de bloqueio (40).[0069] Reference is now made to Figure 3b. Here, a second locking ring (50) of the ratchet system (30) is shown. The second locking ring (50) comprises an axial slot (51), a grooved inner surface area (52) facing towards its central geometric axis (I) and an outer surface area (54) facing outwards from the central geometric axis (I). In the present embodiment, the outer surface area (54) is smooth. The second locking ring (50) has a length (L50) preferably equal to the length (L40) of the first locking ring (40).
[0070] Uma primeira superfície de extremidade anular é indicada com o numeral de referência (56) enquanto uma segunda superfície de extremidade anular, proporcionada sobre a lateral oposta da primeira superfície de extremidade (56), é indicada com o numeral de referência (58). A primeira e a segunda superfícies de extremidade (56, 58) são preferivelmente perpendiculares para o eixo geométrico central longitudinal (I).[0070] A first annular end surface is indicated with the reference numeral (56) while a second annular end surface, provided on the opposite side of the first end surface (56), is indicated with the reference numeral (58 ). The first and second end surfaces (56, 58) are preferably perpendicular to the longitudinal central geometric axis (I).
[0071] O diâmetro do primeiro anel de bloqueio (40) é menor do que o diâmetro do segundo anel de bloqueio (50), como é aparente a partir das Figuras 3c e 3d. Aqui, o primeiro e o segundo anéis de bloqueio (40, 50) foram montados para uma unidade maior, onde a área de superfície interna ranhurada (52) do segundo anel de bloqueio (50) foi engatada com a área de superfície externa ranhurada (44) do primeiro anel de bloqueio (40).[0071] The diameter of the first locking ring (40) is smaller than the diameter of the second locking ring (50), as is apparent from Figures 3c and 3d. Here, the first and second lock rings (40, 50) were assembled to a larger unit, where the grooved inner surface area (52) of the second lock ring (50) was engaged with the grooved outer surface area ( 44) of the first locking ring (40).
[0072] Como é mostrado nas Figuras 3c e 3d, as fendas (41, 52) do primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50) são alinhadas uma com a outra.[0072] As shown in Figures 3c and 3d, the slots (41, 52) of the first and second locking rings (40, 50) are aligned with each other.
[0073] A montagem da ferramenta de poço (1) e do sistema de catraca (30) é mostrada nas Figuras 4a - 4d.[0073] The assembly of the well tool (1) and the ratchet system (30) is shown in Figures 4a - 4d.
[0074] Na Figura 4a, é mostrado que o sistema de catraca (30) compreende uma área de superfície externa ranhurada (32) proporcionada sobre uma superfície externa (11) do dispositivo de mandril (10).[0074] In Figure 4a, it is shown that the ratchet system (30) comprises a grooved outer surface area (32) provided on an outer surface (11) of the chuck device (10).
[0075] Na Figura 4b, o primeiro anel de bloqueio (40) é proporcionado radialmente no exterior do dispositivo de mandril (10), com a área de superfície interna ranhurada (42) engatada com a área de superfície externa ranhurada (32) do dispositivo de mandril (10).[0075] In Figure 4b, the first lock ring (40) is provided radially on the outside of the mandrel device (10), with the grooved inner surface area (42) engaged with the grooved outer surface area (32) of the chuck device (10).
[0076] Na Figura 4c, o segundo anel de bloqueio (40) é proporcionado radialmente n exterior do primeiro anel de bloqueio (40), com a área de superfície interna ranhurada (52) do segundo anel de bloqueio (50) engatada com a área de superfície externa ranhurada (42) do primeiro anel de bloqueio (40). Evidentemente, é possível primeiramente montar o primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50) e, então, montar estes anéis em cima do dispositivo de mandril (10).[0076] In Figure 4c, the second locking ring (40) is provided radially outside the first locking ring (40), with the grooved inner surface area (52) of the second locking ring (50) engaged with the grooved outer surface area (42) of the first locking ring (40). Of course, it is possible to first mount the first and second locking rings (40, 50) and then mount these rings on top of the mandrel device (10).
[0077] Referência é agora feita para a Figura 4d, para a Figura 5a e para a Figura 5b. Aqui, é mostrado como o primeiro e o segundo anéis de bloqueio (40, 50) são engatados com o alojamento externo (20).[0077] Reference is now made to Figure 4d, Figure 5a and Figure 5b. Here it is shown how the first and second locking rings (40, 50) are engaged with the outer housing (20).
[0078] O sistema de catraca (30) compreende um primeiro, se projetando para dentro, elemento de anel (36) e um segundo, se projetando para dentro, elemento de anel (38) proporcionado em uma distância axial (D20) a partir do primeiro elemento (36). Estes elementos de anel (36, 38) definem um compartimento indicado com o numeral de referência (39) na Figura 5a. Portanto, os anéis de bloqueio (40, 50), quando eles estão neste compartimento (39), são proporcionados radialmente entre a superfície externa do dispositivo de mandril (10) e a superfície interna do alojamento externo (20) e axialmente entre o primeiro e segundo elementos de anel (36, 38). Como é mostrado na Figura 5b, o compartimento (39) possui suficiente espaço radial disponível para possibilitar suficiente expansão radial dos anéis de bloqueio (40, 50).[0078] The ratchet system (30) comprises a first, inwardly projecting, ring element (36) and a second, inwardly projecting, ring element (38) provided at an axial distance (D20) from of the first element (36). These ring elements (36, 38) define a compartment indicated with the reference numeral (39) in Figure 5a. Therefore, the lock rings (40, 50), when they are in this housing (39), are provided radially between the outer surface of the mandrel device (10) and the inner surface of the outer housing (20) and axially between the first and second ring elements (36, 38). As shown in Figure 5b, the compartment (39) has sufficient radial space available to allow sufficient radial expansion of the locking rings (40, 50).
[0079] Na presente concretização, os elementos de anel (36, 38) são proporcionados como partes do alojamento externo (20) em si mesmo. Entretanto, estes elementos (36, 38) podem alternativamente ser conectados para o ou fixados para o alojamento externo (20). Para facilitar a montagem da ferramenta de poço (1), os elementos (36, 38) podem ser proporcionados como parte de duas diferentes seções de alojamento do alojamento externo (20), onde as duas diferentes seções de alojamento são conectadas por uma conexão rosqueada indicada por uma linha tracejada (28) na Figura 5a.[0079] In the present embodiment, the ring elements (36, 38) are provided as parts of the external housing (20) itself. However, these elements (36, 38) can alternatively be connected to or fixed to the external housing (20). To facilitate assembly of the well tool (1), the elements (36, 38) may be provided as part of two different housing sections of the outer housing (20), where the two different housing sections are connected by a threaded connection. indicated by a dashed line (28) in Figure 5a.
[0080] O primeiro elemento se projetando para dentro (36) compreende uma primeira superfície de suporte (36a) para transferência de forças axiais entre o dispositivo de alojamento (20) e superfícies de extremidade inferiores (46, 56) do primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50). O segundo elemento se projetando para dentro (38) compreende uma segunda superfície de suporte (38a) para transferência de forças axiais entre o dispositivo de alojamento (20) e as superfícies de extremidade superiores (48, 58) do primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50).[0080] The first inwardly projecting element (36) comprises a first support surface (36a) for transferring axial forces between the housing device (20) and lower end surfaces (46, 56) of the first and second rings lock (40, 50). The second inwardly projecting member (38) comprises a second support surface (38a) for transferring axial forces between the housing device (20) and the upper end surfaces (48, 58) of the first and second locking rings. (40, 50).
[0081] A distância axial (D20) entre os elementos de anel (36, 38), isto é, entre as superfícies de suporte (36a, 38a), é indicada na Figura 5a. Esta distância axial (D20) pode ser igual para o comprimento axial (L40, L50) do primeiro e/ou segundo anéis de bloqueio (40, 50) mais um adicional comprimento (Δd) para assegurar que os elementos (36, 38) não venham a prevenir expansão radial dos anéis de bloqueio (40, 50) devido para o fato de fricção entre os anéis de bloqueio e os elementos. O adicional comprimento (Δd) é mais curto do que a distância entre as trilhas da área de superfície interna e externa ranhuradas do anel de bloqueio (40) e do dispositivo de mandril (10) e irá preferivelmente ser de menos do que 1 mm. Portanto, este adicional comprimento (Δd) não contribui para uma folga aumentada para a ferramenta de poço.[0081] The axial distance (D20) between the ring elements (36, 38), that is, between the support surfaces (36a, 38a), is indicated in Figure 5a. This axial distance (D20) may be equal to the axial length (L40, L50) of the first and/or second locking rings (40, 50) plus an additional length (Δd) to ensure that the elements (36, 38) do not prevent radial expansion of the locking rings (40, 50) due to friction between the locking rings and the elements. The additional length (Δd) is shorter than the distance between the grooved inner and outer surface area tracks of the lock ring (40) and the mandrel device (10) and will preferably be less than 1 mm. Therefore, this additional length (Δd) does not contribute to an increased clearance for the downhole tool.
[0082] Portanto, não existe nenhuma interface ranhurada (isto é, com trilhas configuradas em espiral ou configuradas em anel) para transferência de forças axiais entre o alojamento externo e o anel de bloqueio. Conseqüentemente, a folga do estado da técnica (BL20) da Figura 2b é proporcionada.[0082] Therefore, there is no grooved interface (that is, with spirally configured or ring configured tracks) for transferring axial forces between the outer housing and the lock ring. Consequently, the prior art clearance (BL20) of Figure 2b is provided.
[0083] A espessura (T50) do segundo anel de bloqueio (50) é preferivelmente maior do que a espessura (T40) do primeiro anel de bloqueio (40).[0083] The thickness (T50) of the second locking ring (50) is preferably greater than the thickness (T40) of the first locking ring (40).
[0084] Referência é agora feita para as Figuras 6a, 6b e 6c e para as Figuras 7a e 7b. Aqui, uma concretização alternativa é mostrada, onde o sistema de catraca (30) compreende três anéis de bloqueio. Aqui, o segundo anel de bloqueio (50) é similar para a concretização acima descrita, entretanto, a superfície externa (54) é agora uma área de superfície externa ranhurada.[0084] Reference is now made to Figures 6a, 6b and 6c and to Figures 7a and 7b. Here, an alternative embodiment is shown, where the ratchet system (30) comprises three locking rings. Here, the second locking ring (50) is similar to the above-described embodiment, however, the outer surface (54) is now a grooved outer surface area.
[0085] Referência é agora feita para a Figura 6a. Aqui, um terceiro anel de bloqueio (60) do sistema de catraca (30) é mostrado. O terceiro anel de bloqueio (60) compreende uma fenda axial (61), uma área de superfície interna ranhurada (62) voltando-se em direção de seu eixo geométrico central (I) e uma área de superfície externa (64) voltando-se para fora a partir do eixo geométrico central (I). Na presente concretização, a área de superfície externa (64) é lisa. O terceiro anel de bloqueio (60) possui um comprimento (L60) preferivelmente igual para o comprimento (L40) do primeiro anel de bloqueio (40) e para o comprimento (L50) do segundo anel de bloqueio (50).[0085] Reference is now made to Figure 6a. Here, a third locking ring (60) of the ratchet system (30) is shown. The third locking ring (60) comprises an axial slot (61), a grooved inner surface area (62) facing towards its central geometric axis (I) and an outer surface area (64) facing outwards from the central geometric axis (I). In the present embodiment, the outer surface area (64) is smooth. The third locking ring (60) has a length (L60) preferably equal to the length (L40) of the first locking ring (40) and the length (L50) of the second locking ring (50).
[0086] Uma primeira superfície de extremidade anular é indicada com o numeral de referência (66) enquanto uma segunda superfície de extremidade anular, proporcionada sobre a lateral oposta da primeira superfície de extremidade (66), é indicada com o numeral de referência (68). A primeira e a segunda superfícies de extremidade (66, 68) são preferivelmente perpendiculares para o eixo geométrico central longitudinal (I).[0086] A first annular end surface is indicated with the reference numeral (66) while a second annular end surface, provided on the opposite side of the first end surface (66), is indicated with the reference numeral (68 ). The first and second end surfaces (66, 68) are preferably perpendicular to the longitudinal central geometric axis (I).
[0087] O diâmetro do terceiro anel de bloqueio (60) é maior do que o diâmetro do segundo anel de bloqueio (50), como é aparente a partir da Figura 6b.[0087] The diameter of the third locking ring (60) is greater than the diameter of the second locking ring (50), as is apparent from Figure 6b.
[0088] O terceiro anel de bloqueio (60) é proporcionado radialmente no exterior do segundo anel de bloqueio (50), com a sua área de superfície interna ranhurada (62) engatada com a área de superfície externa ranhurada (54) do segundo anel de bloqueio (50). Também, o terceiro anel de bloqueio (60) é engatado com o alojamento externo (20) como é mostrado na Figura 6c.[0088] The third locking ring (60) is provided radially on the outside of the second locking ring (50), with its grooved inner surface area (62) engaged with the grooved outer surface area (54) of the second ring lock (50). Also, the third locking ring (60) is engaged with the outer housing (20) as shown in Figure 6c.
[0089] Deve ser observado que é possível proporcionar o sistema de catraca (30) com mais do que três anéis de bloqueio como tais.[0089] It should be noted that it is possible to provide the ratchet system (30) with more than three locking rings as such.
[0090] A operação da ferramenta de poço (1) irá agora ser descrita. Como os sistemas de catraca do estado da técnica, o sistema de catraca (30) é configurado para possibilitar movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril (10) e o primeiro anel de bloqueio (40) em uma primeira direção axial (A) e para prevenir movimentação axial relativa entre o dispositivo de mandril (10) e o anel de bloqueio (40) em uma segunda direção (B) oposta da primeira direção (A). Isto é conseguido pela configuração das trilhas das áreas ranhuradas.[0090] The operation of the well tool (1) will now be described. Like prior art ratchet systems, the ratchet system (30) is configured to enable relative axial movement between the mandrel device (10) and the first locking ring (40) in a first axial direction (A) and to prevent relative axial movement between the mandrel device (10) and the lock ring (40) in a second direction (B) opposite the first direction (A). This is achieved by configuring the tracks of the grooved areas.
[0091] Deve ser observado que as áreas de superfície interna e externa ranhuradas podem compreender trilhas configuradas em anel ou trilhas configuradas em espiral. Deve também ser observado que as trilhas não necessitam ser contínuas, poderiam existir algumas áreas das áreas de superfície interna e externa que são proporcionadas sem trilhas. Por exemplo, a patente norueguesa número NO 20141476 descreve um sistema de catraca onde o anel de bloqueio compreende uma barbatana de guia. Deve também ser observado que o sistema de catraca (30) pode compreender uma chave para expansão radialmente da fenda dos anéis de bloqueio (40, 50, 60) mecanicamente, provocando que o sistema de catraca (30) venha a estar em um estado liberado, no qual movimentação axial dos anéis de bloqueio é possibilitada em ambas as direções (A) e (B). Isto é também conhecido a partir das patentes norueguesas números NO 20141476 e NO 340816.[0091] It should be noted that the grooved inner and outer surface areas may comprise ring-configured tracks or spiral-configured tracks. It should also be noted that the tracks do not need to be continuous, there could be some areas of the inner and outer surface areas that are provided without tracks. For example, Norwegian patent number NO 20141476 describes a ratchet system where the locking ring comprises a guide fin. It should also be noted that the ratchet system (30) may comprise a key for radially expanding the slot of the locking rings (40, 50, 60) mechanically, causing the ratchet system (30) to be in a released state. , in which axial movement of the locking rings is possible in both directions (A) and (B). This is also known from Norwegian patent numbers NO 20141476 and NO 340816.
[0092] O primeiro, segundo e terceiro anéis de bloqueio (40, 50, 60) acima referidos possuem um estado inicial o qual é mostrado nos desenhos. O estado inicial é seu estado quando eles não são afetados por forças externas. Na medida em que o primeiro anel de bloqueio (40) se movimenta sobre a primeira trilha da área de superfície externa ranhurada (32) do dispositivo de mandril (10), o primeiro anel de bloqueio (40) irá ser radialmente expandido, provocando que a largura (W41) da fenda (41) venha a se expandir e, portanto, também o que diâmetro (D40) venha a se expandir. A expansão radial do primeiro anel de bloqueio (40) irá pressionar o segundo anel de bloqueio (50) exteriormente, por intermédio disso provocando que a largura (W51) da fenda (51) venha a se expandir e, portanto, também que o diâmetro (D50) venha a se expandir. Na concretização com três anéis de bloqueio, a expansão radial do segundo anel de bloqueio (50) irá pressionar o terceiro anel de bloqueio (60) exteriormente, por intermédio disso provocando que a largura (W61) da fenda (61) venha a se expandir e, portanto, também que o diâmetro (D60) venha a se expandir. Quando o primeiro anel de bloqueio (40) tiver se movimentado sobre a primeira trilha, os anéis de bloqueio irão ser radialmente retraídos novamente.[0092] The first, second and third locking rings (40, 50, 60) mentioned above have an initial state which is shown in the drawings. The initial state is their state when they are not affected by external forces. As the first lock ring (40) moves over the first track of the grooved outer surface area (32) of the chuck device (10), the first lock ring (40) will be radially expanded, causing it to the width (W41) of the slot (41) will expand and, therefore, also the diameter (D40) will expand. The radial expansion of the first locking ring (40) will press the second locking ring (50) outwardly, thereby causing the width (W51) of the slot (51) to expand and therefore also the diameter (D50) will expand. In the embodiment with three locking rings, the radial expansion of the second locking ring (50) will press the third locking ring (60) outwardly, thereby causing the width (W61) of the slot (61) to expand. and therefore also that the diameter (D60) will expand. When the first locking ring (40) has moved over the first track, the locking rings will be radially retracted again.
[0093] As áreas de superfície interna e externa ranhuradas (44, 52) do primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50) evitam movimentação axial relativa entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50). Na concretização com três anéis de bloqueio, as áreas de superfície interna e externa ranhuradas (54, 62) do segundo e terceiro anéis de bloqueio (50, 60) evitam movimentação axial relativa entre o segundo e terceiro anéis de bloqueio (50, 60).[0093] The grooved inner and outer surface areas (44, 52) of the first and second locking rings (40, 50) prevent relative axial movement between the first and second locking rings (40, 50). In the embodiment with three locking rings, the grooved inner and outer surface areas (54, 62) of the second and third locking rings (50, 60) prevent relative axial movement between the second and third locking rings (50, 60). .
[0094] Entretanto, é possível que venha a existir uma menor movimentação axial relativa vindo a ocorrer entre os anéis de bloqueio na medida em que eles são radialmente expandidos e, então, radialmente retraídos novamente na medida em que o primeiro anel de bloqueio se movimenta sobre as trilhas do dispositivo de mandril. Entretanto, tal menor movimentação axial relativa irá, nas concretizações acima mencionadas, ser limitada pelos elementos de anel (36, 38).[0094] However, it is possible that there will be less relative axial movement occurring between the locking rings as they are radially expanded and then radially retracted again as the first locking ring moves. over the chuck device tracks. However, such smaller relative axial movement will, in the aforementioned embodiments, be limited by the ring elements (36, 38).
[0095] Deve, entretanto, ser observado que as áreas de superfície externa e interna ranhuradas (44, 52) do primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50) possibilitam movimentação circunferencial relativa indicada como uma flecha (C) na Figura 3d entre o primeiro e segundo anéis de bloqueio (40, 50). Na concretização com três anéis de bloqueio, também as áreas de superfície externa e interna ranhuradas (54, 62) do segundo e terceiro anéis de bloqueio (50, 60) possibilitam movimentação circunferencial relativa indicado como uma flecha (C) na Figura 6b entre o segundo e terceiro anéis de bloqueio (50, 60).[0095] It should, however, be noted that the grooved outer and inner surface areas (44, 52) of the first and second locking rings (40, 50) enable relative circumferential movement indicated as an arrow (C) in Figure 3d between the first and second locking rings (40, 50). In the embodiment with three locking rings, the grooved outer and inner surface areas (54, 62) of the second and third locking rings (50, 60) also allow relative circumferential movement indicated as an arrow (C) in Figure 6b between the second and third locking rings (50, 60).
[0096] Em concordância com a presente invenção, é conseguido que as forças relativamente maiores podem ser transferidas entre os anéis de bloqueio e o dispositivo de alojamento (20) devido para o fato da área de contato relativamente maior proporcionada pela superfície (36a) e a soma das respectivas áreas de extremidade anular (46, 56, 66) dos anéis de bloqueio em uma direção e da correspondente área de contato proporcionada pela superfície (38a) e a soma das respectivas áreas de extremidade anular (48, 58, 68) dos anéis de bloqueio na direção oposta. Durante testes de uma ferramenta de poço compreendendo o sistema de catraca acima apresentado, esta solução foi descoberta ser superior para um sistema de catraca com um anel de bloqueio com espessura aumentada.[0096] In accordance with the present invention, it is achieved that relatively larger forces can be transferred between the locking rings and the housing device (20) due to the relatively larger contact area provided by the surface (36a) and the sum of the respective annular end areas (46, 56, 66) of the locking rings in one direction and the corresponding contact area provided by the surface (38a) and the sum of the respective annular end areas (48, 58, 68) of the locking rings in the opposite direction. During testing of a well tool comprising the ratchet system presented above, this solution was found to be superior to a ratchet system with an increased thickness locking ring.
[0097] Como é indicado na Figura 7b, não existe nenhuma folga entre os anéis de bloqueio (60, 50, 40). Existe uma folga relativamente pequena entre o dispositivo de mandril e o primeiro anel de bloqueio (40) que corresponde para a folga (B10) no estado da técnica, que tipicamente é de 0 mm - 2 mm. O deslocamento axial relativo entre o dispositivo de alojamento e o dispositivo de bloqueio é menor do que esta folga (B10) e, portanto, o deslocamento axial total entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de alojamento é reduzido.[0097] As shown in Figure 7b, there is no gap between the locking rings (60, 50, 40). There is a relatively small gap between the chuck device and the first lock ring (40) which corresponds to the gap (B10) in the prior art, which is typically 0 mm - 2 mm. The relative axial displacement between the housing device and the locking device is less than this gap (B10) and therefore the total axial displacement between the chuck device and the housing device is reduced.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20171858 | 2017-11-21 | ||
| NO20171858A NO343733B1 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Well tool device |
| PCT/EP2018/074924 WO2019101387A1 (en) | 2017-11-21 | 2018-09-14 | Well tool device comprising a ratchet system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112020009903A2 BR112020009903A2 (en) | 2020-10-13 |
| BR112020009903B1 true BR112020009903B1 (en) | 2023-08-08 |
Family
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