BR112020011165B1

BR112020011165B1 - Conjunto de obturador insuflável para uso em um poço subterrâneo e método para operar um conjunto de obturador insuflável em um poço subterrâneo

Info

Publication number: BR112020011165B1
Application number: BR112020011165-1A
Authority: BR
Inventors: Justin R. Scruggs
Original assignee: Weatherford Technology Holdings, Llc
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2022-08-09
Also published as: MX2021010334A; MX2020005797A; WO2019112773A1; US20190169952A1; CA3083241A1; US11008826B2; US20190271208A1; EP4006300A1; BR112020011165A2; US10544647B2; EP3721045A1; EP3721045B1

Abstract

Um conjunto de obturador insuflável pode incluir um elemento de vedação insuflável que possui uma câmara de insuflação interna, uma passagem de fluxo que se estende longitudinalmente através do conjunto de obturador insuflável, um restritor de fluxo entre seções da passagem de fluxo e um controlador de fluxo que permite e impede seletivamente a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação e cada uma das seções de passagem de fluxo. O controlador de fluxo muda de uma configuração de desinflação para uma configuração de insuflação em resposta a um aumento na vazão através da passagem de fluxo. Um método pode incluir conectar um conjunto de obturador insuflável em uma coluna tubular, de modo que uma passagem de fluxo longitudinal da coluna tubular se estenda através do conjunto de obturador insuflável, e um restritor de fluxo restringe o fluxo entre seções da passagem de fluxo e insuflando um elemento de vedação insuflável do conjunto de obturador insuflável enquanto o fluido flui entre as seções de passagem de fluxo através do restritor de fluxo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta revelação refere-se geralmente aos equipamentos utilizados e operações executadas em conjunto com um poço subterrâneo e, em um exemplo descrito abaixo, mais particularmente fornece ajustes e desajustes repetidas vezes de um obturador insuflável em uma única viagem ao interior do poço.

ANTECEDENTES

[0002] Um obturador insuflável pode ser usado para isolar seções de um espaço anular uma da outra em um poço. O espaço anular pode ser formado entre duas colunas tubulares (como uma coluna de tubulação e um revestimento ou coluna de revestimento) ou entre uma coluna tubular e um furo de poço não revestido ou aberto. Um elemento de vedação insuflável do obturador é pressurizado internamente, fazendo com que ele se expanda radialmente para fora e, assim, sele o espaço anular.

[0003] Assim deverá ser prontamente apreciado que melhorias são continuamente necessárias nas artes de projetar, construir e utilizar obturadores de poço infláveis. Tais melhorias podem ser úteis em uma ampla variedade de diferentes ambientes e configurações de poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0004] A figura 1 é uma vista parcialmente transversal representativa de um exemplo de um sistema de poço e método associado que pode incorporar princípios desta revelação.

[0005] A figura 2 é uma vista parcialmente em seção transversal representativa de um conjunto de obturador insuflável que pode ser usado no sistema e método da figura 1, e que pode incorporar os princípios desta revelação.

[0006] A figura 3 é uma vista em seção transversal representativa de um controlador de fluxo do conjunto de obturador insuflável em um exemplo de uma configuração de desinflação.

[0007] A figura 4 é uma vista em seção transversal representativa de uma porção diretora de fluxo do controlador de fluxo na configuração de desinflação.

[0008] A figura 5 é uma vista em seção transversal representativa do controlador de fluxo em um exemplo de uma configuração de insuflação.

[0009] A figura 6 é uma vista em seção transversal representativa do diretor de fluxo na configuração de insuflação.

[0010] A figura 7 é uma vista em seção transversal representativa do controlador de fluxo em um exemplo de uma configuração de ajuste.

[0011] A figura 8 é uma vista em seção transversal representativa do diretor de fluxo na configuração de ajuste.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Um sistema 10 e método associado que podem incorporar princípios desta revelação são representativamente ilustrados na figura 1. No entanto, deve ser claramente entendido que o sistema 10 e o método são apenas um exemplo de uma aplicação dos princípios desta revelação na prática, e uma grande variedade de outros exemplos é possível. Portanto, o escopo desta revelação não está limitado aos detalhes do sistema 10 e método descritos e/ou representados nos desenhos do presente documento.

[0013] No exemplo da figura 1, uma coluna tubular 12 é posicionada em um poço 14 revestido com o revestimento 16 e cimento 18. Em outros exemplos, a coluna tubular 12 pode ser posicionada em uma seção do furo de poço 14 que é um furo não revestido ou aberto. Além disso, o furo de poço 14 não é necessariamente vertical, mas pode ser horizontal ou, de outro modo, desviado da vertical.

[0014] A coluna tubular 12 pode ser qualquer um dos tipos conhecidos pelos técnicos no assunto como tubulação (como tubulação de produção segmentada) ou tubulação espiralada (tubulação substancialmente contínua). A coluna tubular 12 pode ser feita de qualquer material ou combinação de materiais (como aço, plástico, compósitos) e pode incluir qualquer combinação de ferramentas de poço conectadas ao mesmo. Assim, o escopo desta revelação não se limita a nenhum detalhe específico da coluna tubular 12, como descrito no presente documento ou representado nos desenhos.

[0015] Na coluna tubular 12, exemplo da figura 1, um conjunto de obturador insuflável 20 é conectado na coluna tubular abaixo (como visto na figura 1) uma válvula de retenção 22. A válvula de retenção 22 permite o fluxo de fluido 24 da superfície à jusante através da coluna tubular 22, mas impede o fluxo de fluido em uma direção longitudinal oposta em direção à superfície. A válvula de retenção 22 pode ser do tipo conhecido pelos técnicos no assunto como uma válvula de retenção de "bombeamento", mas outros tipos de válvulas de retenção podem ser utilizados, e o uso da válvula de retenção não é necessário, de acordo com os princípios desta revelação.

[0016] O conjunto de obturador 20 inclui um elemento de vedação insuflável 26 que é extensível externamente ao engate de vedação com uma superfície do poço 28. Neste exemplo, a superfície do poço 28 é uma superfície interior do revestimento 16, mas se o furo de poço 14 não estiver revestido, a superfície do poço pode ser uma superfície da parede interior de uma formação de solo 32 penetrada pelo furo de poço. Em outros exemplos, a superfície do poço 28 pode ser uma superfície interior de outro tipo de coluna tubular (como uma coluna de tubulação de produção ou uma coluna de revestimento).

[0017] Quando o elemento de vedação 26 é engatado de maneira vedada com a superfície do poço circundante 28, um espaço anular 30 circundando externamente a coluna tubular 12 é vedado. A comunicação de fluido entre as seções superior e inferior 30 a, b do espaço anular 30 é impedida pelo elemento de vedação 26.

[0018] De modo a permitir que o conjunto de obturador 20 seja armado e desarmado várias vezes em uma única viagem da coluna tubular 12 no interior do furo de poço 14, o conjunto de obturador inclui um controlador de fluxo 34. O controlador de fluxo 34 pode ser operado para inflar o elemento de vedação 26 usando pressão em uma passagem de fluxo longitudinal interna 36 da coluna tubular 12, ou para desinflar o elemento de vedação ventilando a pressão no elemento de vedação para a passagem de fluxo interna da coluna tubular.

[0019] Como representado na figura 1, o conjunto de obturador 20 está em uma configuração de ajuste. O elemento de vedação 26 é inflado, de modo que é estendido para fora e engata de maneira vedada na superfície do poço 28, isolando assim a seção de espaço anular superior 30a da seção de espaço anular inferior 30b. A pressão de insuflação no elemento de vedação 26 é isolada da passagem de fluxo 36 e é impedida de ventilar pelo controlador de fluxo 34.

[0020] Como descrito mais detalhadamente abaixo, o controlador de fluxo 34 também isola a seção de espaço anular superior 30a da passagem de fluxo 36 na configuração de ajuste. A seção de espaço anular superior 30a pode ser colocada em comunicação de fluido com a passagem de fluxo 36 em uma configuração de insuflação (na qual o controlador de fluxo 34 admite fluido da passagem de fluxo 36 para o elemento de vedação 26) e em uma configuração de desinflação (na qual pressão no elemento de vedação é ventilada para a passagem de fluxo 36).

[0021] No método realizado com o sistema 10, o conjunto de obturador 20 é conectado na coluna tubular 12 e é instalado com a coluna tubular no furo de poço 14 na configuração de desinflação. Nesta configuração, o elemento de vedação 26 não é inflado e é ventilado para o interior da coluna tubular 12.

[0022] Quando o conjunto de obturador 20 é posicionado adequadamente no furo de poço 14 e é desejado definir o conjunto de obturador, uma vazão do fluxo de fluido 24 através da passagem de fluxo 36 é aumentada até que esteja em ou acima de um nível predeterminado. A vazão pode ser aumentada sem nenhum fluxo, ou de uma vazão mais baixa (como fluxo de circulação através da coluna tubular 12), para o nível de vazão predeterminado.

[0023] Quando a vazão atinge o nível predeterminado, o controlador de fluxo 34 coloca a passagem de fluxo 36 em comunicação com uma câmara de insuflação interna 38 do elemento de vedação 26 (não visível na figura 1, vide figura 2). Uma passagem de fluxo da passagem de fluxo 36 para a câmara de insuflação 38 é aberta, inflando desse modo o elemento de vedação 26 nesta configuração de insuflação.

[0024] Quando o elemento de vedação 26 é inflado satisfatoriamente, o controlador de fluxo 34 isola a câmara de insuflação 38 da passagem de fluxo 36, mantendo assim a pressão de insuflação na câmara de insuflação. O controlador de fluxo 34 é operado para esta configuração de ajuste em resposta à compressão longitudinal do controlador de fluxo (por exemplo, afrouxando a coluna tubular 12 na superfície, de modo que um peso da coluna tubular seja aplicado ao controlador de fluxo).

[0025] Na configuração de ajuste representada na figura 1, uma variedade de operações de poço diferentes pode ser executada que se baseia na seção de espaço anular superior 30a sendo isolada da seção de espaço anular inferior 30b. Por exemplo, uma integridade do revestimento 16 abaixo do elemento de vedação 26 pode ser testada pressurizando a passagem de fluxo 36 (por exemplo, usando uma bomba na superfície), com a passagem de fluxo 36 estando em comunicação com a seção de espaço anular inferior 30b.

[0026] Após a seção de espaço anular inferior 30b ter sido pressurizada, uma diminuição de pressão (detectada, por exemplo, pelo monitoramento da pressão na passagem de fluxo 36 na superfície) pode indicar vazamento do revestimento 16 abaixo do elemento de vedação 26. Outros testes e outros tipos de operações de poço podem ser realizados com o conjunto de obturador 20 na configuração do conjunto, de acordo com os princípios desta revelação.

[0027] O conjunto de obturador 20 pode ser retornado à configuração de desinflação, por exemplo, para permitir o transporte do conjunto de obturador para outra posição no furo de poço 14 ou para permitir que o conjunto de obturador seja recuperado do furo de poço. O controlador de fluxo 34 é operado para a configuração de desinflação em resposta à extensão longitudinal do controlador de fluxo (por exemplo, recolhendo a coluna tubular 12 na superfície, de modo que o peso da coluna tubular seja levantado do controlador de fluxo).

[0028] Fazendo referência adicionalmente agora à figura 2, uma vista em seção transversal de um exemplo do conjunto de obturador insuflável 20 é representativamente ilustrada. Para conveniência e clareza, a descrição no presente documento do conjunto de obturador 20 refere-se ao seu uso no sistema 10 e método da figura 1, mas deve ser claramente entendido que o conjunto de obturador pode ser usado em outros sistemas e métodos de acordo com os princípios desta revelação.

[0029] Na figura 2 exemplar, o conjunto de obturador 20 inclui conectores superior e inferior 40a, b para conectar o conjunto de obturador em uma coluna tubular (tal como a coluna tubular 12). Como representado na figura 2, os conectores 40a, b são rosqueados para acoplamento aos conectores de rosca semelhante da coluna tubular 12, mas outros tipos de conectores (como trincos, engates rápidos, etc.) podem ser usados em outros exemplos.

[0030] O conector inferior 40b é conectado ao controlador de fluxo 34 com um mandril tubular interno 42, de modo que a passagem de fluxo 36 se estende através do elemento de vedação 26 entre o controlador de fluxo 34 e o conector inferior 40b. A câmara de insuflação 38 é formada radialmente entre o elemento de vedação 26 e o mandril 42.

[0031] Quando um diferencial de pressão é criado a partir da câmara de insuflação 38 para um exterior do elemento de vedação 26 (por exemplo, o espaço anular 30 no sistema 10 da figura 1), o elemento de vedação é inflado e se estende radialmente para fora. Quando o diferencial de pressão é subsequentemente aliviado, o elemento de vedação 26 esvazia e retrai radialmente para dentro. Assim, controlando o diferencial de pressão através do elemento de vedação 26 (entre a câmara de insuflação 38 e o exterior do elemento de vedação), o conjunto de obturador 20 é alterado entre suas configurações de desinflação, insuflação e ajuste.

[0032] Outro mandril tubular interno 44 conecta o conector superior 40a ao controlador de fluxo 34, de modo que a passagem de fluxo 36 se estenda através de um atuador 46 e um diretor de fluxo 48 do controlador de fluxo. Uma extremidade inferior do mandril 44 é recebida de maneira deslizante e vedada no diretor de fluxo 48. Além disso, a extremidade inferior do mandril 44 possui um restritor de fluxo 50 que restringe o fluxo de fluido 24 de uma seção superior 36a da passagem de fluxo 36 para uma seção inferior 36b da passagem de fluxo.

[0033] Como descrito mais detalhadamente abaixo, uma posição do mandril 44 no diretor de fluxo 48 determina se a comunicação de fluido é permitida: entre a seção de passagem de fluxo superior 36a e a câmara de insuflação 38, entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e a câmara de insuflação 38, e entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e o exterior acima do elemento de vedação 26 (por exemplo, a seção de espaço anular superior 30a no sistema 10 da figura 1).

[0034] Agora com referência adicionalmente às figuras 3 e 4, as vistas em seção transversal do controlador de fluxo 34 e do diretor de fluxo 48 são representativamente ilustradas à parte do restante do conjunto de obturador 20. Nas figuras 3 e 4, o controlador de fluxo 34 é representado em um exemplo da configuração de desinflação, na qual o elemento de vedação 26 (não mostrado nas figuras 3 e 4, vide figura 2) é retraído para dentro e o conjunto de obturador 20 pode ser transportado para dentro, deslocado entre locais, ou recuperado a partir do furo de poço 14.

[0035] De modo a impedir que um diferencial de pressão seja criado do interior para o exterior do elemento de vedação 26 na configuração de desinflação, a câmara de insuflação 38 é colocada em comunicação de fluido com a seção de passagem de fluxo inferior 36b através do diretor de fluxo 48. Nas figuras 3 e 4, uma passagem de fluxo de desinflação 52 está em comunicação com a câmara de insuflação 38 e também é colocado em comunicação com a seção de passagem de fluxo inferior 36b através dos orifícios 54 no diretor de fluxo 48 (vide figura 4).

[0036] Os orifícios 54 estão posicionadas entre vedações internas 56 capazes de engatar vedadamente um exterior do mandril 44. Com o mandril 44 posicionado como representado nas figuras 3 e 4, os orifícios 54 e a passagem de fluxo de desinflação 52 são abertos para fluxo entre a câmara de insuflação 38 e a seção de passagem de fluxo inferior 36b.

[0037] Se o mandril 44 for deslocado à jusante em relação às portas 54, de modo que o mandril seja engatado de maneira vedada por ambas as vedações 56, os orifícios 54 e a passagem de fluxo desinflado 52 serão fechados para esse fluxo. Assim, os orifícios 54, vedações 56 e mandril 44 compreendem uma válvula 58 do diretor de fluxo 48 para permitir e impedir seletivamente o fluxo através da passagem de fluxo de desinflação 52 entre a câmara de insuflação 38 e a seção de passagem de fluxo inferior 36b.

[0038] Outra válvula 60 compreende orifícios 62, vedações internas 64 e o mandril 44. Os orifícios 62 e uma passagem de fluxo 66 fornecem comunicação de fluido entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e o exterior do conjunto de obturador 20 acima do elemento de vedação 26 (como visto na figura 2).

[0039] Na configuração de desinflação das figuras 3 e 4, a válvula 60 está aberta, permitindo assim o fluxo através dos orifícios 62 e passagem de fluxo 66 entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e o exterior do conjunto de obturador 20 (por exemplo, a seção de espaço anular superior 30a no sistema 1 da figura 10) No entanto, se o mandril 44 for deslocado suficientemente à jusante, de modo que as duas vedações 64 engatem vedadamente no exterior do mandril, os orifícios 62 e a passagem de fluxo 66 serão então fechados para esse fluxo.

[0040] Outra válvula 68 compreende orifícios 70 formados através do mandril 44 acima do restritor de fluxo 50 e vedações internas 72 transportadas em uma válvula de gatilho 74. Nas figuras 3 e 4 na configuração de desinflação, a válvula 68 é fechada, com o fluxo através dos orifícios 70 sendo impedido pelas vedações 72 e pela válvula de gatilho 74.

[0041] Ainda outra válvula 76 compreende a válvula de gatilho 74 e uma vedação externa 78 transportada na válvula de gatilho. Na configuração de desinflação representada na figura 4, a vedação 78 é engatada vedadamente em um orifício de vedação 80 formado em um alojamento 82 do diretor de fluxo 48 e, assim, o fluxo é impedido da seção de passagem de fluxo superior 36a para uma passagem de fluxo inflado 84 em comunicação com a câmara de insuflação 38. Na configuração de desinflação, esse fluxo também é impedido pela válvula fechada 68. Assim, a comunicação de fluido é permitida a partir da seção de passagem de fluxo superior 36a para a câmara de insuflação 38 através da passagem de fluxo de insuflação 84 quando as válvulas 68, 76 estão abertas e a comunicação de fluido entre a seção de passagem de fluxo superior e a câmara de insuflação por meio do fluxo de insuflação a passagem é impedido quando uma ou ambas as válvulas 68, 76 estão fechadas (neste exemplo, a válvula 76 não estará aberta a menos que a válvula 68 esteja aberta).

[0042] Observe que o fluxo de fluido 24 através da passagem de fluxo 36 cria um diferencial de pressão através do restritor de fluxo 50. Especificamente, com o fluxo de fluido 24 em uma direção descendente como visto nos desenhos, a seção de passagem de fluxo superior 36a terá uma pressão maior nela em relação à pressão na seção de passagem de fluxo inferior 36b.

[0043] Neste exemplo, o restritor de fluxo 50 compreende um orifício de diâmetro reduzido. Em outros exemplos, outros tipos de restritores de fluxo (como corpos rombudos, texturas de superfície, passagens tortuosas de fluxo, etc.) podem ser usados para produzir o diferencial de pressão em resposta ao fluxo de fluido 24.

[0044] Na figura 1, sistema 10, a seção de passagem de fluxo inferior 36b está em comunicação de fluido relativamente irrestrita com o espaço anular 30 externo ao conjunto de obturador 20. Assim, neste exemplo, o diferencial de pressão da seção de passagem de fluxo superior 36a para a seção de passagem de fluxo inferior 36b é substancialmente o mesmo que um diferencial de pressão da seção de passagem de fluxo superior para o exterior do conjunto de obturador 20.

[0045] Como descrito mais detalhadamente abaixo, esse diferencial de pressão pode ser usado para inflar o elemento de vedação 26 colocando a câmara de insuflação 38 em comunicação com a seção de passagem de fluxo superior 36a. Como discutido acima, as válvulas 68, 76 são abertas para permitir essa comunicação de fluido. O deslocamento do mandril 44 a jusante em relação à válvula de gatilho 74, de modo que os orifícios 70 não estejam mais posicionados entre as vedações 72, permitirá o fluxo através dos orifícios para uma câmara 86 abaixo da válvula de gatilho 74.

[0046] O controlador de fluxo 34 inclui o atuador 46 para produzir esse deslocamento relativo do mandril 44. O atuador 46 inclui um pistão 88 com uma área de pistão voltada a montante, exposta a pressão na seção de passagem de fluxo superior 36a através dos orifícios 90, e uma área de pistão voltada à jusante, exposta a pressão externa ao conjunto de obturador 20 através dos orifícios 92. Assim, substancialmente o mesmo diferencial de pressão criado através do restritor de fluxo 50 pelo fluxo de fluido 24 também é aplicado através do pistão 88.

[0047] Quando a vazão do fluxo de fluido 24 é aumentada para o nível predeterminado, uma força de pressão suficiente é criada pelo diferencial de pressão que atua através do pistão 88, de modo que o atuador 46 desloca o mandril 44 a jusante em relação ao alojamento 82 do diretor de fluxo 48 (ou, visto de outra maneira, desloca o alojamento a montante em relação ao mandril).

[0048] Agora fazendo referência adicional às figuras 5 e 6, vistas em seção transversal do controlador de fluxo 34 e do diretor de fluxo 48 são representativamente ilustradas em um exemplo da configuração de insuflação. Nesta configuração, a vazão através da passagem de fluxo 36 foi aumentada para pelo menos o nível predeterminado e, em resposta, o atuador 46 deslocou o alojamento 82 a montante em relação ao mandril 44.

[0049] A válvula 58 agora está fechada, com o mandril 44 engatado de maneira vedada com ambas as vedações 56. A comunicação de fluido entre a passagem de fluxo inferior 36b e a câmara de insuflação 38 através dos orifícios 54 e a passagem de fluxo 52 é impedida.

[0050] A válvula 68 está agora aberta, permitindo a comunicação de fluido entre a seção de passagem de fluxo superior 36a e a câmara 86 abaixo da válvula de gatilho 74. Isso expõe um lado inferior da válvula de gatilho 74 à pressão na seção de passagem de fluxo superior 36a, enquanto um lado superior da válvula de gatilho é exposto à pressão no elemento de vedação 26 através da passagem de fluxo 84.

[0051] A válvula de gatilho 74 é inclinada a jusante, neste exemplo, por uma força de pressão exercida por um dispositivo de polarização 94 (representado como uma mola de compressão nos desenhos). Quando o diferencial de pressão do lado inferior para o lado superior da válvula de gatilho 74 é grande o suficiente para superar a força de pressão exercida pelo dispositivo de polarização 94, a válvula de gatilho irá deslocar a montante, pelo menos até que a vedação 78 não esteja mais engatada de maneira vedada no orifício de vedação 80. Nesse ponto, a válvula 76 é aberta e a comunicação de fluido é permitida entre a seção de passagem de fluxo superior 36a e a câmara de insuflação 38 através dos orifícios 70, câmara 86 e passagem de fluxo 84.

[0052] Como descrito acima em relação às figuras 3 e 4, na configuração de desinflação, a câmara de insuflação 38 é equalizada por pressão com a seção de passagem de fluxo inferior 36b, que também está em comunicação de fluido com a seção de passagem de fluxo superior 36a através do restritor de fluxo 50. Nas figuras 5 e 6, a câmara de insuflação 38 não é mais equalizada com a seção de passagem de fluxo inferior 36b, mas está em comunicação com a seção de passagem de fluxo superior 36a. Pelo menos um diferencial de pressão predeterminado é criado a partir da seção de passagem de fluxo superior 36a para a seção de passagem de fluxo inferior 36b, devido ao aumento da vazão através do restritor de fluxo 50.

[0053] A pressão aumentada comunicada da seção de passagem de fluxo superior 36a para o passagem de fluxo de insuflação 84 fará com que o elemento de vedação 26 insufle e se estenda radialmente para fora. No sistema 10 da figura 1, o elemento de vedação 26 quando inflado se estende radialmente para fora e engata de maneira vedada na superfície do poço 28. O contato de atrito entre o elemento de vedação inflado 26 e a superfície do poço 28 também impedirá, ou pelo menos inibirá, o deslocamento do conjunto de obturador 20 em relação à superfície do poço.

[0054] Note-se que a válvula 76 é, em alguns aspectos, semelhante a uma válvula de alívio de pressão, na medida em que se abre apenas quando o diferencial de pressão através da válvula de gatilho 74 (da câmara 86 para passagem de fluxo de insuflação 84) é maior que um nível predeterminado. O nível predeterminado é determinado por fatores, incluindo uma área de pistão da válvula de gatilho 74 e a força de pressão exercida pelo dispositivo de polarização 94.

[0055] Assim, a válvula 76 permite apenas fluxo unidirecional da seção de passagem de fluxo superior 36a para a passagem de fluxo de insuflação 84 na configuração de insuflação. Se a vazão através da passagem de fluxo 36 for subsequentemente diminuída, de modo que a pressão na seção superior de passagem de fluxo 36a diminua o elemento de vedação 26 não desinflará, uma vez que a válvula fechada 76 impedirá a liberação de pressão da câmara de insuflação 38 para a seção de passagem de fluxo superior 36a.

[0056] A válvula 60 permanece aberta na configuração de insuflação das figuras 5 e 6. Assim, a comunicação de fluido é permitida entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e o espaço anular superior 30a no sistema 10 da figura 1.

[0057] Fazendo referência adicionalmente agora às figuras 7 e 8, vistas em seção transversal do controlador de fluxo 34 e do diretor de fluxo 48 são representativamente ilustradas em um exemplo da configuração de ajuste. Nesta configuração, a vazão através da passagem de fluxo 36 foi diminuída e o controlador de fluxo 34 foi comprimido longitudinalmente (por exemplo, afrouxando a coluna tubular 12 na superfície).

[0058] A compressão longitudinal do controlador de fluxo 34 faz com que o mandril 44 se desloque a jusante em relação ao alojamento 82. As válvulas 58, 60, 76 são fechadas e, portanto, a câmara de insuflação 38 é isolada das seções de passagem de fluxo superior e inferior 36a, b.

[0059] A comunicação de fluido é impedida entre a câmara de insuflação 38 e a seção de passagem de fluxo superior 36a através da passagem de fluxo de insuflação 84 e a comunicação de fluido é impedida entre a câmara de insuflação 38 e a seção de passagem de fluxo inferior 36b através da passagem de fluxo de desinflação 52. Assim, o fluido é impedido de ser liberado da câmara de insuflação 38, e o elemento de vedação 26 é assim mantido em sua condição de insuflado.

[0060] A válvula 60 é fechada na configuração de ajuste das figuras 7 e 8. Assim, a comunicação de fluido é impedida entre a seção de passagem de fluxo inferior 36b e o espaço anular superior 30a no sistema 10 da figura 1.

[0061] Testes, tratamentos e outros tipos de operações de poço podem agora ser realizados com o conjunto de obturador 20 em sua configuração de ajuste. No sistema 10 da figura 1, o elemento de vedação 26 isola o espaço anular superior 30a do anular inferior 30b na configuração de ajuste.

[0062] Observe que os orifícios 70 estão posicionados abaixo das vedações 64 na configuração de ajuste, de modo que o fluxo de fluido 24 possa desviar o restritor de fluxo 50 (vide figura 8). Desta maneira, a resistência ao fluxo de fluido 24 através da passagem de fluxo 36 é substancialmente reduzida.

[0063] O conjunto de obturador 20 pode ser retornado à sua configuração de desinflação (vide figuras 3 e 4) estendendo longitudinalmente o controlador de fluxo 34 (por exemplo, recolhendo a coluna tubular 12 na superfície). Desta maneira, o mandril 44 será deslocado a montante no diretor de fluxo 48, até que a válvula 58 seja aberta (como representado na figura 3). Isto coloca a câmara de insuflação 38 em comunicação de fluido com a seção de passagem de fluxo inferior 36b, permitindo assim que a pressão na câmara de insuflação seja liberada na seção de passagem de fluxo inferior 36b.

[0064] A seção de passagem de fluxo inferior 36b também está em comunicação com a seção de espaço anular superior 30a na configuração de desinflação. Desta maneira, a pressão elevada no furo de poço 14 abaixo do conjunto de obturador 20 pode ser ventilada para a seção de espaço anular superior 30a e não atuará para manter o elemento de vedação 26 em sua condição inflada (por exemplo, como poderia ocorrer com a pressão elevada) aplicada à câmara de insuflação 38).

[0065] Observe que a seção de passagem de fluxo inferior 36b permanece em comunicação de fluido com a seção de passagem de fluxo superior 36a através do restritor de fluxo 50 em cada uma das configurações de desinflação, insuflação e ajuste do conjunto de obturador 20. O conjunto de obturador 20 muda da configuração de desinflação para a configuração de insuflação em resposta a um aumento da vazão na passagem de fluxo 36, o conjunto de obturador muda da configuração de insuflação para a configuração de ajuste em resposta à compressão longitudinal do controlador de fluxo 34, e o conjunto do obturador muda da configuração de ajuste para a configuração de desinflação em resposta à extensão longitudinal do controlador de fluxo. Essas alterações de configuração podem ser executadas inúmeras vezes durante uma única viagem do conjunto de obturador 20 para o furo de poço 14.

[0066] Agora será totalmente apreciado que a revelação acima fornece avanços significativos para as técnicas de projeto, construção e utilização de conjuntos de obturador infláveis. Nos exemplos descritos acima, o conjunto de obturador 20 pode ser desinflado no fundo do poço, ventilando a câmara de insuflação 38 para a seção de passagem de fluxo inferior 36b, de maneira a permitir que a câmara de insuflação seja subsequentemente pressurizada, produzindo um diferencial de pressão através do restritor de fluxo 50.

[0067] A revelação acima fornece à arte um conjunto de obturador insuflável 20 para uso em um poço subterrâneo. Em um exemplo, o conjunto de obturador insuflável 20 pode incluir um elemento de vedação insuflável 26 tendo uma câmara de insuflação interna 38, uma passagem de fluxo 36 que se estende longitudinalmente através do conjunto de obturador insuflável 20, um restritor de fluxo 50 entre a primeira e a segunda seção 36a,b da passagem de fluxo 36 e um controlador de fluxo 34 que permite e impede seletivamente a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e cada primeira e segunda seções de passagem de fluxo 36a, b. O controlador de fluxo 34 muda de uma configuração de desinflação para uma configuração de insuflação em resposta a um aumento da vazão através da passagem de fluxo 36.

[0068] O controlador de fluxo 34 pode incluir primeira e segunda válvulas 68, 76, 58. A primeira válvula 68, 76 impede a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a primeira seção de passagem de fluxo 36a, e a segunda válvula 58 permite a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a segunda seção de passagem de fluxo 36b, na configuração de desinflação.

[0069] A primeira válvula 68, 76 pode permitir a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a primeira seção de passagem de fluxo 36a, e a segunda válvula 58 pode impedir a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a segunda seção de passagem de fluxo 36b, na configuração de insuflação.

[0070] A primeira válvula 68, 76 pode impedir a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a primeira seção de passagem de fluxo 36a, e a segunda válvula 58 pode impedir a comunicação de fluido entre a câmara de insuflação 38 e a segunda seção de passagem de fluxo 36b, em uma configuração de ajuste.

[0071] O controlador de fluxo 34 pode mudar da configuração de insuflação para a configuração de ajuste em resposta à compressão longitudinal do controlador de fluxo 34. Uma resistência ao fluxo da primeira seção de passagem de fluxo 36a para a segunda seção de passagem de fluxo 36b pode ser reduzida em resposta à compressão longitudinal do controlador de fluxo 34.

[0072] O controlador de fluxo 34 pode mudar da configuração de ajuste para a configuração de desinflação em resposta à extensão longitudinal do controlador de fluxo 34.

[0073] A comunicação de fluido pode ser permitida entre a primeira e a segunda seções de passagem de fluxo 36a, b através do restritor de fluxo 50 em cada uma das configurações de desinflação e insuflação.

[0074] A primeira seção de passagem de fluxo 36a pode ser colocada em comunicação de fluido com a câmara de insuflação 38 em resposta ao aumento da vazão.

[0075] A primeira seção de passagem de fluxo 36a pode estar em comunicação com a câmara de insuflação 38 na configuração de insuflação, a segunda seção de passagem de fluxo 36b pode estar em comunicação com a câmara de insuflação 38 na configuração de desinflação e a câmara de insuflação 38 pode ser isolada da primeira e segunda seções de passagem de fluxo 36a, b em uma configuração de ajuste.

[0076] O controlador de fluxo 34 pode mudar da configuração de ajuste para a configuração de desinflação em resposta à extensão longitudinal do controlador de fluxo 34.

[0077] A primeira e segunda seções de passagem de fluxo 36a, b podem estar em comunicação entre si nas configurações de desinflação, insuflação e ajuste.

[0078] Um método de operação de um conjunto de obturador insuflável 20 em um poço subterrâneo também é fornecido à técnica pela revelação acima. Em um exemplo, o método pode compreender a conexão do conjunto de empacotamento insuflável 20 em uma coluna tubular 12, de modo que uma passagem de fluxo longitudinal 36 da coluna tubular 12 se estenda através do conjunto de obturador insuflável 20 e um restritor de fluxo 50 restringe o fluxo entre a primeira e a segunda seções 36a, b da passagem de fluxo 36; e insuflar um elemento de vedação insuflável 26 do conjunto de obturador insuflável 20, enquanto o fluido flui da primeira seção de passagem de fluxo 36a para a segunda seção de passagem de fluxo 36b através do restritor de fluxo 50.

[0079] A etapa de insuflação pode incluir engatar vedadamente o elemento de vedação 26 com uma superfície de poço 28, isolando assim uma seção de espaço anular superior 30a de uma seção de espaço anular inferior 30b. O espaço anular superior 30a pode estar em comunicação de fluido com a segunda seção de passagem de fluxo 36b após a etapa de isolamento. O método pode incluir desinflação do elemento de vedação 26 enquanto a seção de espaço anular superior 30a está em comunicação de fluido com a segunda seção de passagem de fluxo 36b.

[0080] O método pode incluir o transporte do conjunto de obturador insuflável 20 no poço, enquanto uma câmara de insuflação 38 do elemento de vedação 26 está em comunicação com a segunda seção de passagem de fluxo 36b.

[0081] A etapa de insuflação pode incluir aumento de uma vazão da primeira seção de passagem de fluxo 36a para a segunda seção de passagem de fluxo 36b. A etapa de aumento da vazão pode incluir o fechamento de uma passagem de fluxo 52 entre a segunda seção de passagem de fluxo 36b e uma câmara de insuflação 38 do elemento de vedação 26.

[0082] O método pode incluir a extensão longitudinal do conjunto de obturador insuflável 20, abrindo assim a passagem de fluxo 52 entre a segunda seção de passagem de fluxo 36b e a câmara de insuflação 38.

[0083] Uma primeira passagem de fluxo 84 entre a primeira seção de passagem de fluxo 36a e uma câmara de insuflação 38 do elemento de vedação 26 pode estar aberta e uma segunda passagem de fluxo 52 entre a segunda seção de passagem de fluxo 36b e a câmara de insuflação 38 pode ser fechada, na etapa de insuflação. O método pode incluir a configuração de ajuste de obturador insuflável 20, com a primeira e a segundo passagens de fluxo 84, 52 sendo fechados na etapa de ajuste.

[0084] O método pode incluir o transporte do conjunto de obturador insuflável 20 através do poço, com a segunda passagem de fluxo 52 sendo aberta na etapa de transporte.

[0085] A etapa de ajuste pode incluir compressão longitudinal do conjunto de obturador insuflável 20. A etapa de ajuste pode incluir a diminuição de uma restrição ao fluxo da primeira seção de passagem de fluxo 36a para a segunda seção de passagem de fluxo 36b.

[0086] Um sistema 10 para uso com um poço subterrâneo também é descrito acima. Em um exemplo, o sistema 10 pode incluir uma coluna tubular 12 tendo um conjunto de obturador insuflável 20 conectado ao mesmo, de modo que uma passagem de fluxo 36 da coluna tubular 12 se estenda longitudinalmente através do conjunto de obturador insuflável 20. O conjunto de obturador insuflável 20 é configurado para bloquear o fluxo através de um espaço anular 30 em torno da coluna tubular 12 em resposta à insuflação de um elemento de vedação 26 do conjunto de obturador insuflável 20. O conjunto de obturador insuflável 20 inclui um restritor de fluxo 50 entre a primeira e a segunda seções 36a, b da passagem de fluxo 36, uma primeira passagem de fluxo selecionável e que pode ser aberta e fechada 84 entre a primeira seção de passagem de fluxo 36a e uma câmara de insuflação 38 do elemento de vedação 26 e uma segunda passagem de fluxo seletivamente aberta e fechada 52 entre a segunda seção de passagem de fluxo 36b e a câmara de insuflação 38.

[0087] O elemento de vedação 26 pode separar uma seção superior 30a do espaço anular 30 de uma seção inferior 30b do espaço anular 30 em uma configuração de ajuste do conjunto de obturador insuflável 20. A primeira e a segunda passagens de fluxo 84, 52 são fechadas na configuração de ajuste.

[0088] A seção de espaço anular superior 30a pode estar em comunicação com a segunda seção de passagem de fluxo 36b em uma configuração de desinflação do conjunto de obturador insuflável 20.

[0089] A segunda passagem de fluxo 52 pode estar aberta na configuração de desinflação. A primeira passagem de fluxo 84 pode ser fechada na configuração de desinflação.

[0090] A primeira passagem de fluxo 84 pode ser aberta em uma configuração de insuflação do conjunto de obturador insuflável 20. A comunicação de fluido pode ser permitida entre a primeira e a segunda seções de passagem de fluxo 36a, b na configuração de insuflação.

[0091] A primeira passagem de fluxo 84 pode abrir em resposta a um aumento na vazão da primeira seção de passagem de fluxo 36a para a segunda seção de passagem de fluxo 36b.

[0091] Embora vários exemplos tenham sido descritos acima, com cada exemplo tendo certas características, deve- se entender que não é necessário que uma característica específica de um exemplo seja usada exclusivamente com esse exemplo. Em vez disso, qualquer um dos recursos descritos acima e/ou representados nos desenhos pode ser combinado com qualquer um dos exemplos, além ou em substituição de qualquer um dos outros recursos desses exemplos. Os recursos de um exemplo não são mutuamente exclusivos para os recursos de outro exemplo. Em vez disso, o escopo desta revelação abrange qualquer combinação de qualquer um dos recursos.

[0092] Embora cada exemplo descrito acima inclua certa combinação de recursos, deve-se entender que não é necessário que todos os recursos de um exemplo sejam utilizados. Em vez disso, qualquer um dos recursos descritos acima pode ser usado, sem que nenhum outro recurso específico seja usado.

[0093] Deve ser entendido que as várias modalidades descritas neste documento podem ser utilizadas em várias orientações, como inclinadas, invertidas, horizontais, verticais, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios desta revelação. As modalidades são descritas meramente como exemplos de aplicações úteis dos princípios da revelação, que não se limitam a nenhum detalhe específico dessas modalidades.

[0094] Na descrição acima dos exemplos representativos, os termos direcionais (como "acima", "abaixo", "superior", "inferior", "a montante", "a jusante" etc.) são usados por conveniência ao se referir aos desenhos. No entanto, deve ser claramente entendido que o escopo desta revelação não se limita a nenhuma direção específica descrita no presente documento.

[0095] Os termos "incluindo", "inclui", "compreendendo", "compreende" e termos semelhantes são usados em um sentido não limitativo neste relatório descritivo. Por exemplo, se um sistema, método, aparelho, dispositivo, etc., é descrito como "incluindo" um determinado recurso ou elemento, o sistema, método, aparelho, dispositivo, etc., pode incluir esse recurso ou elemento e também pode incluir outros recursos ou elementos. Da mesma forma, o termo "compreende" é considerado como "compreende, mas não está limitado".

[0096] Obviamente, um técnico no assunto apreciaria prontamente a descrição acima de modalidades representativas da revelação, que muitas modificações, adições, substituições, deleções e outras alterações podem ser feitas nas modalidades específicas, e tais mudanças são contempladas pelos princípios desta revelação. Por exemplo, estruturas reveladas como formadas separadamente podem, em outros exemplos, ser integralmente formadas e vice-versa. Por conseguinte, a descrição detalhada acima deve ser claramente entendida como sendo dada apenas como ilustração e exemplo, sendo o espírito e o escopo da invenção limitados apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

1. Conjunto de obturador insuflável (20) para uso em um poço subterrâneo, o conjunto de obturador insuflável (20) caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de vedação insuflável (26) com uma câmara de insuflação interna (38); uma passagem de fluxo (36) que se estende longitudinalmente através do conjunto de obturador insuflável (20); um restritor de fluxo (50) entre primeira e segunda seções (36a, 36b) da passagem de fluxo (36); e um controlador de fluxo (34) que permite e impede seletivamente comunicação de fluido entre a câmara de insuflação (38) e cada da primeira e segunda seções de passagem de fluxo (36a, 36b), e o controlador de fluxo (34) é alterável de uma configuração de desinflação para uma configuração de insuflação em resposta a um aumento de vazão através do restritor de fluxo (50).

2. Conjunto de obturador insuflável (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a comunicação de fluido é permitida entre a primeira e a segunda seções de passagem de fluxo (36a, 36b) através do restritor de fluxo (50) em cada uma das configurações de desinflação e insuflação.

3. Conjunto de obturador insuflável (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira seção de passagem de fluxo (36a) é colocada em comunicação de fluido com a câmara de insuflação (38) em resposta ao aumento de vazão.

4. Conjunto de obturador insuflável (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira seção de passagem de fluxo (36a) está em comunicação com a câmara de insuflação (38) na configuração de insuflação, a segunda seção de passagem de fluxo (36b) está em comunicação com a câmara de insuflação (38) na configuração de desinflação, e a câmara de insuflação (38) é isolada da primeira e segunda seções de passagem de fluxo (36a, 36b) em uma configuração de ajuste.

5. Conjunto de obturador insuflável (20), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o controlador de fluxo (34) muda da configuração de ajuste para a configuração de desinflação, em resposta à extensão longitudinal do controlador de fluxo (34).

6. Método para operar um conjunto de obturador insuflável (20) em um poço subterrâneo, o método caracterizado pelo fato de que compreende: conectar o conjunto de obturador insuflável (20) em uma coluna tubular (12), de modo que uma passagem de fluxo longitudinal (36) da coluna tubular (12) se estenda através do conjunto de obturador insuflável (20), e um restritor de fluxo (50) restrinja o fluxo entre primeira e segunda seções (36a, 36b) da passagem de fluxo (36); e insuflar um elemento de vedação insuflável (26) do conjunto de obturador insuflável (20) enquanto o fluido flui da primeira seção de passagem de fluxo (36a) para a segunda seção de passagem de fluxo (36b) através do restritor de fluxo (50), em que uma primeira passagem de fluxo (84) entre a primeira seção de passagem de fluxo (36a) e uma câmara de insuflação (38) do elemento de vedação (26) é aberta, e uma segunda passagem de fluxo (52) entre a segunda seção de passagem de fluxo (36b) e a câmara de insuflação (38) é fechada, na insuflação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o transporte do conjunto de obturador insuflável (20) no poço, enquanto a câmara de insuflação (38) do elemento de vedação (26) está em comunicação com a segunda seção de passagem de fluxo (36b).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a insuflação compreende aumentar uma vazão da primeira seção de passagem de fluxo (36a) para a segunda seção de passagem de fluxo (36b).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o aumento de vazão compreende fechamento da segunda passagem de fluxo (52) entre a segunda seção de passagem de fluxo (36b) e a câmara de insuflação (38) do elemento de vedação (26).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda estender longitudinalmente o conjunto de obturador insuflável (20), abrindo assim a segunda passagem de fluxo (52) entre a segunda seção de passagem de fluxo (36b) e a câmara de insuflação (38).