BR112020014732A2 - Método de completação e sistema de completação - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a método de completação de poço tendo topo, compreendendo perfurar furo de poço abaixo de primeira estrutura de metal tubular de poço, circular lama perfurando furo de poço, fornecer segunda estrutura de metal tubular de poço com barreira anular não expandida e parte tubular circundada por luva de metal expansível por fluido pressurizado do interior da segunda estrutura através de montagem de válvula para espaço anular entre parte tubular e luva . segunda estrutura tendo primeira extremidade mais perto do topo e segunda extremidade, válvula tendo primeira condição na qual comunicação de fluido entre interior da segunda estrutura e espaço anular está desconectada, e segunda condição permitindo esta comunicação , descer a segunda estrutura para dentro do poço abaixo da primeira , circular fluido de limpeza em primeira pressão para fora via segunda extremidade para remover lama, deslocar cimento em segunda pressão para baixo via segunda estrutura e para fora via segunda extremidade para um anular entre segunda estrutura e parede do furo de poço, pressurizar segunda estrutura para terceira pressão acima da primeira e da segunda pressão quebrando elemento quebrável da válvula, o que muda da primeira para a segunda condição, pressurizar segunda estrutura, expandindo luva em contato com parede do furo de poço. a invenção também se refere a sistema de completação de poço tendo topo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTO- DO DE COMPLETAÇÃO E SISTEMA DE COMPLETAÇÃO".

[0001] A presente invenção refere-se a um método de completa- ção para completar um poço tendo um topo. A presente invenção tam- bém se refere a um sistema de completação para completar um poço tendo um topo.

[0002] A fim de impedir estouros, segurança vem primeiro ao completar um poço. Isto também assegura que o fluido de poço não polui o ambiente. Embora o foco seja colocado em completar o poço tão rapidamente quanto possível e desenvolver completação a fim de minimizar as etapas de completação, foco é também colocado em não comprometer a segurança.

[0003] Um objetivo da presente invenção é superar totalmente ou parcialmente as desvantagens e inconvenientes indicados acima da técnica anterior. Mais especificamente, um objetivo é fornecer um mé- todo de completação e sistema de completação aperfeiçoados sem comprometer a segurança.

[0004] Os objetivos mencionados acima, juntamente com inúme- ros outros objetivos, vantagens e recursos, os quais ficarão evidentes a partir da descrição a seguir, são alcançados por uma solução de acordo com a presente invenção por meio de um método de completa- ção para completar um poço tendo um topo, compreendendo: - perfurar um furo de poço abaixo de uma primeira estrutura de metal tubular de poço no poço; - circular lama pelo menos parcialmente enquanto perfu- rando o furo de poço; - fornecer uma segunda estrutura de metal tubular de poço tendo pelo menos uma barreira anular não expandida tendo uma parte tubular circundada por uma luva de metal expansível, expansível por meio de fluido pressurizado proveniente do interior da segunda estru-

tura de metal tubular de poço através de uma montagem de válvula para um espaço anular entre a parte tubular e a luva de metal expan- sível, a segunda estrutura de metal tubular de poço tendo uma primei- ra extremidade mais perto do topo e uma segunda extremidade, a montagem de válvula tendo uma primeira condição na qual comunica- ção de fluido entre um interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço está desconectada, e tendo uma segunda condi- ção permitindo comunicação de fluido entre o interior da segunda es- trutura de metal tubular de poço e o espaço anular; - descer a segunda estrutura de metal tubular de poço para dentro do poço para uma posição pelo menos parcialmente abaixo da primeira estrutura de metal tubular de poço; - circular fluido de limpeza em uma primeira pressão para fora através da segunda extremidade para remover pelo menos parte da lama; - deslocar cimento em uma segunda pressão para baixo através da segunda estrutura de metal tubular de poço e para fora através da segunda extremidade para um anular entre a segunda es- trutura de metal tubular de poço e uma parede do furo de poço; - pressurizar o interior da segunda estrutura de metal tubu- lar de poço para uma terceira pressão acima da primeira pressão e da segunda pressão quebrando um elemento quebrável na montagem de válvula, o que muda condição da primeira condição para a segunda condição; e - pressurizar adicionalmente o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço, expandindo a luva de metal expansível para ficar em contato com a parede do furo de poço.

[0005] Além disso, a primeira pressão pode ser substancialmente igual à segunda pressão.

[0006] Também, o método de completação pode compreender adicionalmente remover lama ao circular a lama para fora através da segunda extremidade da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0007] Com isto, é alcançado que a barreira anular não expandirá de modo não intencional ao executar operações, tais como limpeza e cimentação em certas pressões, em que é assegurado que, por exem- plo, a cimentação pode ser executada tal como pretendido sem barrei- ras anulares expandidas prematuramente bloqueando o anular. Assim, cimento pode ser descido com válvulas ativadas por pressão, oposto à expansão abrindo em uma barreira anular na sua posição fechada, e as válvulas podem ser ativadas/abertas quando uma certa pressão é alcançada, isto é, ao quebrar um pino de cisalhamento, de maneira que a válvula não abre antes de a tarefa de cimentação ter terminado e de maneira que a barreira anular não é expandida muito cedo.

[0008] A montagem de válvula pode compreender um primeiro pis- tão móvel dentro de um primeiro furo da primeira condição para a se- gunda condição, o primeiro pistão sendo mantido na primeira condição por meio do elemento quebrável.

[0009] Além disso, o método de completação pode compreender adicionalmente introduzir fluido de deslocamento, tal como solução salina ou fluido leve similar, em cima do cimento para deslocar o ci- mento através da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0010] Também, deslocar cimento pode ser executado ao deslocar um tampão raspador.

[0011] Além disso, deslocar cimento pode ser executado ao deslo- car um tampão raspador superior em cima do cimento e um tampão raspador abaixo do cimento.

[0012] Além disso, a montagem de válvula pode ter um elemento retentor energizado com uma mola de retentor para travar o primeiro pistão na segunda posição.

[0013] O método de completação de acordo com a presente in-

venção pode compreender adicionalmente descida da segunda estru- tura de metal tubular de poço sendo executada ao conectar um tubo de perfuração à primeira extremidade da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0014] O dito método de completação pode compreender adicio- nalmente desconectar o tubo de perfuração subsequente a expandir a luva de metal expansível.

[0015] O método de completação de acordo com a presente in- venção pode compreender adicionalmente determinar a primeira pres- são.

[0016] Adicionalmente, a determinação da primeira pressão pode ser baseada, por exemplo, em tipo de cimento, tamanho de anular e altura.

[0017] O método de completação de acordo com a presente in- venção pode compreender adicionalmente introduzir fluido de deslo- camento, tal como solução salina ou fluido leve similar, em cima do cimento ou do tampão raspador a fim de deslocar o cimento.

[0018] O dito método de completação pode compreender adicio- nalmente introduzir fluido pesado em cima de fluido leve (que está em cima de cimento) para ser capaz de controlar o poço mais tarde.

[0019] Também, o método de completação pode compreender adicionalmente girar enquanto descendo a segunda estrutura de metal tubular de poço para dentro do furo de poço.

[0020] O método de completação de acordo com a presente in- venção pode compreender adicionalmente descer uma tubulação de produção para dentro do poço para uma posição sobrepondo parcial- mente ou acima da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0021] Além disso, o espaço anular pode ser ventilado para o anu- lar enquanto descendo a segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0022] A presente invenção também refere-se a um sistema de completação para completar um poço tendo um topo, compreendendo: - um furo de poço; - uma primeira estrutura de metal tubular de poço; - uma segunda estrutura de metal tubular de poço compre- endendo pelo menos uma barreira anular tendo uma parte tubular montada como parte da segunda estrutura de metal tubular de poço e circundada por uma luva de metal expansível, expansível por meio de fluido pressurizado proveniente do interior da segunda estrutura de metal tubular de poço através de uma montagem de válvula para um espaço anular entre a parte tubular e a luva de metal expansível, a se- gunda estrutura de metal tubular de poço tendo uma primeira extremi- dade mais perto do topo e uma segunda extremidade, a montagem de válvula tendo uma primeira condição na qual comunicação de fluido entre um interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço anular está desconectada, e tendo uma segunda condição permitindo comunicação de fluido entre o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço anular; - um primeiro dispositivo de entrega para entregar fluido de limpeza em uma primeira pressão através da segunda estrutura de metal tubular de poço, e - um segundo dispositivo de entrega para entregar cimento em uma segunda pressão através da segunda estrutura de metal tubu- lar de poço, em que a montagem de válvula compreende um elemento quebrável que é quebrável em uma terceira pressão tendo um valor maior que aqueles da primeira pressão e da segunda pressão, capaci- tando a montagem de válvula para mudar da primeira condição para a segunda condição.

[0023] A primeira condição pode ser uma primeira posição e a se- gunda condição pode ser uma segunda posição, e a montagem de válvula pode compreender um primeiro pistão móvel dentro de um primeiro furo entre a primeira posição e a segunda posição, o primeiro pistão sendo mantido na primeira posição por meio do elemento que- brável, e o primeiro furo tendo uma primeira abertura em comunicação de fluido com um interior da segunda estrutura de metal tubular de po- ço, e uma segunda abertura em comunicação de fluido com o espaço anular.

[0024] Também, o elemento de mola pode ser arranjado dentro do primeiro furo, configurado para ser comprimido quando o primeiro pis- tão desloca da primeira posição para a segunda posição.

[0025] O dito primeiro furo pode ter uma terceira abertura em co- municação de fluido com o anular para descarga de pressão do espa- ço anular para o anular quando o primeiro pistão está na primeira po- sição.

[0026] Além disso, a montagem de válvula pode ter um segundo pistão móvel dentro de um segundo furo entre uma primeira posição e uma segunda posição, o segundo furo tendo uma primeira abertura em comunicação de fluido com a segunda abertura do primeiro furo, e o segundo furo tendo uma segunda abertura em comunicação de fluido com o espaço anular.

[0027] Além disso, o segundo furo pode ter uma terceira abertura em comunicação de fluido com o anular para descarga de pressão do espaço anular para o anular quando o segundo pistão está na segun- da posição.

[0028] Também, a montagem de válvula pode ter um segundo elemento quebrável para manter o segundo pistão na primeira posi- ção.

[0029] O sistema de completação pode compreender um tampão raspador.

[0030] Adicionalmente, o sistema de completação pode compre-

ender um tampão raspador superior em cima do cimento e um tampão raspador abaixo do cimento.

[0031] A montagem de válvula pode ter um elemento retentor energizado com uma mola de retentor para travar o primeiro pistão na segunda posição.

[0032] Além disso, a segunda estrutura de metal tubular de poço pode compreender uma pluralidade de barreiras anulares.

[0033] Finalmente, um dispositivo de controle de influxo pode ser arranjado entre duas barreiras anulares adjacentes.

[0034] A invenção e suas muitas vantagens serão descritas com mais detalhes a seguir com referência para os desenhos esquemáticos anexos, os quais para o propósito de ilustração mostram algumas mo- dalidades não limitativas e em que:

[0035] A figura 1 mostra uma vista seccional transversal parcial de uma completação de subsuperfície;

[0036] A figura 2 mostra uma vista seccional transversal parcial de uma outra completação de subsuperfície;

[0037] A figura 3 mostra uma vista seccional transversal de uma barreira anular tendo uma montagem de válvula;

[0038] A figura 4 mostra uma vista seccional transversal de uma montagem de válvula;

[0039] A figura 5 mostra uma vista seccional transversal de uma outra montagem de válvula;

[0040] A figura 6A mostra uma vista seccional transversal de uma outra montagem de válvula, na qual o pistão está na sua posição inici- al;

[0041] A figura 6B mostra o pistão da figura 6A na sua posição fe- chada; e

[0042] A figura 7 mostra uma ilustração em uma vista seccional transversal parcial também de uma outra montagem de válvula.

[0043] Todas as figuras são muito esquemáticas e não estão ne- cessariamente em escala, e elas mostram somente aquelas partes que são necessárias a fim de esclarecer a invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

[0044] As figuras 1 e 2 mostram um sistema de completação 100 para completar um poço 50 tendo um topo 51. O sistema de completa- ção 100 compreende um furo de poço 52, uma primeira estrutura de metal tubular de poço 103 e uma segunda estrutura de metal tubular de poço 104. A segunda estrutura de metal tubular de poço compre- ende pelo menos uma barreira anular 1 tendo uma parte tubular 7 montada como parte da segunda estrutura de metal tubular de poço. À parte tubular é feita de metal e é circundada por uma luva de metal expansível 8, a qual é expansível por meio de fluido pressurizado pro- veniente do interior da segunda estrutura de metal tubular de poço através de uma montagem de válvula 11 para um espaço anular 15 (mostrado na figura 3) entre a parte tubular e a luva de metal expansí- vel 8.

[0045] A segunda estrutura de metal tubular de poço 104 tem uma primeira extremidade 53 mais perto do topo e uma segunda extremi- dade 54. A montagem de válvula tem uma primeira condição na qual comunicação de fluido entre um interior 14 da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço anular está desconectada, e a mon- tagem de válvula tem uma segunda condição permitindo comunicação de fluido entre o interior 14 da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço anular. O sistema de completação compreende adici- onalmente um primeiro dispositivo de entrega 60 para entregar fluido de limpeza em uma primeira pressão através da segunda estrutura de metal tubular de poço, e um segundo dispositivo de entrega 61 para entregar cimento em uma segunda pressão através da segunda estru- tura de metal tubular de poço. A montagem de válvula compreende um elemento quebrável 24 (mostrado na figura 4) que é quebrável em uma terceira pressão tendo um valor que é maior que aqueles da pri- meira pressão e da segunda pressão, capacitando a montagem de válvula para mudar da primeira condição para a segunda condição.

[0046] Quando completando o poço, o método de completação compreende a perfuração de um furo de poço 52 abaixo da primeira estrutura de metal tubular de poço 103 no poço, circular lama, pelo menos parcialmente enquanto perfurando o furo de poço, e fornecer uma segunda estrutura de metal tubular de poço 104 e descer a se- gunda estrutura de metal tubular de poço para dentro do poço para uma posição pelo menos parcialmente abaixo da primeira estrutura de metal tubular de poço, normalmente enquanto girando a segunda es- trutura de metal tubular de poço. Após a segunda estrutura de metal tubular de poço ser descida no poço (RIH), o método compreende cir- cular fluido de limpeza em uma primeira pressão para fora através da segunda extremidade da segunda estrutura de metal tubular de poço a fim de remover a lama, a qual é também encontrada em um anular 2 entre a estrutura de metal tubular de poço e uma parede 5 do furo de poço. Após a limpeza, o método compreende deslocar cimento em uma segunda pressão para baixo através da segunda estrutura de me- tal tubular de poço e para fora através da segunda extremidade para o anular 2. Durante a etapa de cimentação a montagem de válvula está na sua primeira posição, de maneira que cimento não entra no espaço da barreira anular e assim não expande a luva de metal expansível muito cedo, isto é, antes de o processo de cimentação ter terminado. Se a barreira anular for expandida muito cedo, a barreira anular forne- ce uma barreira anular no anular que impede fluido de passar, e circu- lação de cimento assim não é mais possível, já que o fluido deslocado pelo cimento, ou o cimento propriamente dito, não pode passar pela barreira anular expandida. Após cimentação, o método compreende pressurizar o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço para uma terceira pressão acima da primeira pressão e da segunda pressão, fazendo com que um elemento quebrável 24 seja quebrado na montagem de válvula. Isto muda a condição da primeira condição para a segunda condição, e então ao pressurizar adicionalmente o in- terior da segunda estrutura de metal tubular de poço as luvas de metal expansíveis são expandidas para ficarem em contato com a parede do furo de poço.

[0047] Tal como mostrado na figura 1, a segunda estrutura de me- tal tubular de poço do sistema de completação é descida no furo por meio de um tubo de perfuração 67 conectado à primeira extremidade da segunda estrutura de metal tubular de poço 104. O cimento é des- locado para baixo na segunda estrutura de metal tubular de poço 104 por meio de um tampão raspador 66 que assenta na segunda extremi- dade 54 e que fecha a segunda estrutura de metal tubular de poço. O interior da segunda estrutura de metal tubular de poço é então pressu- rizado, primeiro abrindo a montagem de válvula para mudar condição para a segunda condição, e então expandindo a luva de metal expan- sível 8 das barreiras anulares 1. Subsequentemente, o tubo de perfu- ração 67 é desconectado e uma tubulação de produção 105 é descida, e, por exemplo, sobrepondo parcialmente a segunda estrutura de me- tal tubular de poço tal como mostrado na figura 2, ou arranjada acima da segunda estrutura de metal tubular de poço 104 com uma barreira anular entre a face externa da tubulação de produção e a face interna da primeira estrutura de metal tubular de poço 103.

[0048] Na figura 3, uma barreira anular 1 está mostrada na sua condição expandida e a montagem de válvula assim está mostrada na sua segunda condição. A barreira anular 1 está expandida no anular 2 entre a segunda estrutura de metal tubular de poço 104 e uma parede de um furo de poço 6 da subsuperfície, a fim de fornecer isolamento de zona entre uma primeira zona 101 tendo uma primeira pressão P1 e uma segunda zona 102 tendo uma segunda pressão P2 do furo de poço. A barreira anular compreende uma parte tubular 7 adaptada pa- ra ser montada como parte da segunda estrutura de metal tubular de poço 104 e tendo um interior 14 sendo o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e assim em comunicação de fluido com isto. A barreira anular 1 compreende adicionalmente a luva de metal ex- pansível 8 circundando a parte tubular 7 e tendo uma face de luva in- terna 9 confrontando a parte tubular, e uma face de luva externa 10 confrontando a parede 5 do furo de poço 6. A face de luva externa fica em contato com a parede na posição expandida mostrada na figura 3. Cada extremidade 12 da luva de metal expansível 8 é conectada à parte tubular 7, criando um espaço anular 15 entre a face de luva in- terna 9 da luva de metal expansível e a parte tubular. A barreira anular 1 tem uma primeira abertura 16 que está em comunicação de fluido com o interior 14 da segunda estrutura de metal tubular de poço 104 e assim em comunicação de fluido com a parte tubular. A barreira anular 1 tem adicionalmente uma segunda abertura 17 que está em comuni- cação de fluido com o espaço anular 15. Quando o interior 14 da parte tubular 7 é pressurizado para a terceira pressão, a montagem de vál- vula muda condição da primeira condição para a segunda condição, e o fluido flui para o espaço anular 15, expandindo desse modo a luva de metal expansível 8 para a posição expandida, tal como mostrado na figura 3.

[0049] Na figura 4, a primeira condição é uma primeira posição e a segunda condição é uma segunda posição. A montagem de válvula compreende um primeiro pistão 21 móvel dentro de um primeiro furo 18 entre a primeira posição e a segunda posição. O primeiro pistão é mantido na primeira posição por meio do elemento quebrável 24. O primeiro furo tem uma primeira abertura 16 em comunicação de fluido com um interior 14 da segunda estrutura de metal tubular de poço 104, e uma segunda abertura 17 em comunicação de fluido com o espaço anular 15. Após cimentação, a pressão dentro da segunda estrutura de metal tubular de poço 104 é aumentada para a terceira pressão e o elemento quebrável 24 é quebrado, o primeiro pistão 21 é deslocado para a posição ilustrada pelas linhas pontilhadas, e comunicação de fluido entre a primeira abertura 16 e a segunda abertura 17 é estabe- lecida, e ao pressurizar adicionalmente, por exemplo, ao manter a pressão ou ao aumentar adicionalmente a pressão, a luva de metal expansível 8 da barreira anular 1 é expandida, tal como mostrado na figura 1. Se o pistão retornar, os elementos de vedação 34 vedam a primeira abertura. O primeiro furo 18 tem uma terceira abertura 37 que está em comunicação de fluido com o anular 2 para descarga de pres- são do espaço anular 15 para o anular 2, quando o primeiro pistão es- tá na primeira posição e enquanto descendo a segunda estrutura de metal tubular de poço no furo, de maneira que a luva de metal expan- sível 8 não colapsa.

[0050] Mesmo se limpeza e cimentação forem executadas com pressão acima da pretendida, as barreiras anulares não expandem de modo não intencional ao ter uma montagem de válvula em uma condi- ção fechada enquanto limpando e cimentando desde que a primeira pressão e a segunda pressão não excedam a terceira pressão. Assim, é assegurado que, por exemplo, a cimentação pode ser executada tal como pretendida sem barreiras anulares expandidas prematuramente bloqueando o anular. Assim, o cimento é descido com válvulas ativa- das por pressão, oposto à expansão abrindo na barreira anular na sua posição fechada. As válvulas são ativadas/abertas quando uma tercei- ra pressão é alcançada, isto é, ao quebrar um pino de cisalhamento, de maneira que a válvula não abre antes de a tarefa de cimentar ter terminado e de maneira que a barreira anular não é expandida muito cedo.

[0051] A barreira anular 1 da figura 3 compreende adicionalmente o primeiro furo 18 tendo uma extensão de furo e compreendendo uma primeira parte de furo 19 tendo um primeiro diâmetro interno e uma segunda parte de furo 20 tendo um diâmetro interno que é maior que aquele da primeira parte de furo. A primeira abertura 16 e a segunda abertura 17 são arranjadas na primeira parte de furo 19 e elas são deslocadas ao longo da extensão de furo. A barreira anular 1 compre- ende adicionalmente um primeiro pistão 21 arranjado no primeiro furo

18. O pistão compreende uma primeira parte de pistão 22 tendo um diâmetro externo correspondendo substancialmente ao diâmetro inter- no da primeira parte de furo 19. O primeiro pistão compreende uma segunda parte de pistão 23 tendo um diâmetro externo corresponden- do substancialmente ao diâmetro interno da segunda parte de furo 20. A barreira anular 1 compreende adicionalmente um elemento de ruptu- ra 24C que impede movimento do primeiro pistão 21 até que uma pressão predeterminada no furo 18 seja alcançada. A resistência do elemento de ruptura 24C é estabelecida com base em uma pressão predeterminada agindo sobre as áreas das extremidades do pistão, e assim a diferença em diâmetros externos resulta em um movimento do primeiro pistão quando a pressão excede a pressão predeterminada. O primeiro pistão 21 compreende um canal de fluido 25 sendo um furo passante fornecendo comunicação de fluido entre a primeira parte de furo 19 e a segunda parte de furo 20.

[0052] Por ter um primeiro pistão com um canal de fluido, comuni- cação de fluido entre a primeira parte de furo e a segunda parte de fu- ro é fornecida de tal maneira que, mediante ruptura do elemento de ruptura, o pistão pode deslocar, o que resulta em comunicação de flui- do para o interior da parte tubular estando fechada. Deste modo, uma solução simples sem canais de fluido adicionais é fornecida, e por causa do fato de que a segunda parte de pistão tem um diâmetro ex- terno que é maior que aquele da primeira parte de pistão, a área de superfície sobre a qual pressão de fluido é aplicada é maior que aque- la da primeira parte de pistão. Assim, a pressão desloca o pistão quando a barreira anular é expandida e pressão tendo sido desenvol- vida para quebrar o elemento de ruptura 24C, o que permite que o pis- tão desloque.

[0053] Na figura 3, o elemento de ruptura 24C é um disco de cisa- lhamento e o pistão ainda não deslocou para a sua posição fechada, e nas figuras 6A e 6B o elemento de ruptura 24C é também um pino de cisalhamento. Na figura 6A, o pino de cisalhamento está intacto e se estende através do primeiro pistão e dos insertos 43, e na figura 6B, o pino de cisalhamento está cisalhado e o pistão está deslocado, e os insertos 43 deslocaram na direção do centro do furo 18. Dependendo da solução de isolamento exigida para fornecer isolamento em subsu- perfície, o elemento de ruptura 24C é selecionado com base na pres- são de expansão a fim de quebrar em uma pressão maior que a pres- são de expansão, mas menor que a pressão que rompe a luva de me- tal expansível ou que compromete a função de outros componentes de completação em subsuperfície. Na figura 3 o furo 18 e o pistão 21 es- tão arranjados em uma parte de conexão 26 conectando a luva de me- tal expansível 8 à parte tubular 7. Em uma outra modalidade o furo 18 e o pistão 21 são arranjados na parte tubular 7.

[0054] Na figura 6A o elemento quebrável 24, por exemplo, um disco de cisalhamento, está arranjado na primeira parte de furo 19 en- tre a primeira abertura 16 e a segunda abertura 17 de tal maneira que ao alcançar a terceira pressão o elemento quebrável 24 é quebrado e a montagem de válvula muda da primeira condição mostrada na figura 6A para a segunda condição. Após expansão da barreira anular, o primeiro pistão 21 desloca para a posição mostrada na figura 6B onde o elemento de ruptura 24C também está quebrado.

[0055] Nas figuras 6A e 6B, o primeiro pistão 21 tem uma primeira extremidade de pistão 27 na primeira parte de pistão 22 e uma segun- da extremidade de pistão 28 na segunda parte de pistão 23. A primeira extremidade de pistão tem uma primeira face de pistão 29 e a segunda extremidade de pistão tem uma segunda face de pistão 30. Além dis- so, a segunda face de pistão 30 tem uma área de face que é maior que a área de face da primeira face de pistão 29 a fim de deslocar o pistão 21 na direção da primeira parte de furo 19. A diferença em áreas de faces cria uma diferença na força agindo no pistão 21, fazen- do com que o pistão desloque para fechar a comunicação de fluido entre a primeira abertura 16 e a segunda abertura 17.

[0056] Tal como mostrado na figura 6A, a primeira parte de pistão 22 se estende parcialmente para dentro da segunda parte de furo 20 em uma posição inicial do pistão 21 e forma um espaço anular 31 en- tre o pistão e uma parede interna 32 do furo. Quando o fluido pressio- na sobre a segunda face de pistão 30, o movimento do pistão 21 para quando a segunda parte de pistão 23 alcança a primeira parte de furo 19, fazendo com que a segunda parte de pistão fique apoiada em uma face anular 33 criada pela diferença entre os diâmetros internos da primeira parte de furo 19 e da segunda parte de furo 20, o que está mostrado na figura 6B. O espaço anular 31 é conectado de forma fluí- dica ao anular entre a estrutura tubular de poço e a parede interna do furo de poço e assim é aliviado em pressão por meio de uma terceira abertura 37, permitindo desse modo o movimento do pistão 21.

[0057] A primeira parte de pistão 22 compreende dois elementos de vedação anulares 34, cada um arranjado em uma ranhura anular na primeira parte de pistão 22. Os elementos de vedação anulares 34 são arranjados em uma distância predeterminada, e desse modo ficam arranjados em lados opostos da primeira abertura 16 em uma posição fechada do pistão 21, tal como mostrado na figura 6B. Além disso, a segunda parte de pistão 23 compreende dois elementos de vedação 34B arranjados em uma ranhura anular 35B.

[0058] Nas figuras 6A e 6B, a barreira anular compreende adicio- nalmente um elemento de travamento 38 adaptado para travar meca- nicamente o pistão 21 quando o pistão está na posição fechada, blo- queando a primeira abertura 16, tal como mostrado na figura 6B.

[0059] Na figura 6A, a segunda parte de pistão 23 compreende o elemento de travamento 38 arranjado na segunda extremidade de pis- tão 28 do pistão 21. O elemento de travamento 38, modelado tal como pinça de torno, é liberado quando o pistão desloca para bloquear a primeira abertura 16, e a pinça de torno assim desloca radialmente pa- ra dentro, tal como mostrado na figura 6B.

[0060] Ao usar uma trava mecânica para impedir movimento para trás do pistão, não existe necessidade com relação a uma válvula de retenção para impedir o retorno do pistão quando a pressão dentro da barreira anular aumenta. Deste modo, o risco de sujeira impedir fe- chamento da válvula de retenção e o risco de uma pressão aumentar no espaço anular da barreira e forçar o pistão para retornar e fornecer comunicação de fluido do interior da parte tubular de novo são elimi- nados. Nas soluções conhecidas usando válvulas de retenção, a luva de metal expansível tem um potencial risco de quebrar ou romper quando a formação é fraturada com fluidos mais frios, tal como água do mar. Ao bloquear permanentemente a comunicação de fluido entre o espaço anular e o interior da estrutura de metal tubular de poço, a luva de metal expansível não será submetida a tais grandes mudanças em temperatura e pressão, o que reduz substancialmente o risco de rompimento.

[0061] Na figura 5, a montagem de válvula compreende um ele- mento de mola 65, o qual é arranjado no primeiro furo 18 e configura-

do para ser comprimido quando o primeiro pistão 21 desloca da pri- meira posição para a segunda posição. Após a expansão da luva de metal expansível ter terminado, a força de compressão do elemento de mola empurra o primeiro pistão para retornar para sua primeira posi- ção de tal maneira que o espaço anular 15 é colocado em comunica- ção de fluido com o anular para equalizar a pressão dentro do espaço com a pressão no anular. A terceira abertura também pode ser conec- tada de forma fluídica com uma válvula alternadora tendo uma primei- ra saída em comunicação de fluido com a primeira zona (mostrada na figura 3) e uma segunda saída em comunicação de fluido com uma segunda zona, de maneira que espaço pode ser equalizado com a pressão mais alta em uma de a primeira zona ou a segunda zona.

[0062] Na ilustração da figura 7, a montagem de válvula está ilus- trada com todos os canais de fluido no mesmo plano para facilitar o entendimento. Entretanto, certamente, este não é necessariamente o caso ao arranjar a montagem de válvula sobre a face externa da parte tubular. A montagem de válvula tem um segundo pistão 71 móvel den- tro de um segundo furo 72 entre uma primeira posição e uma segunda posição. O segundo furo tem uma primeira abertura 73, a qual está em comunicação de fluido com a segunda abertura 17 do primeiro furo 18. O segundo furo tem uma segunda abertura 74, a qual está em comu- nicação de fluido com o espaço anular 15. Ao descer a segunda estru- tura de metal tubular de poço no furo de poço, o segundo pistão 71 está na primeira posição, isto é, em uma posição aberta, mas o primei- ro pistão 21 está na sua primeira posição (fechada), de maneira que fluido não pode fluir para dentro do segundo furo 72 até que a terceira pressão seja alcançada. Entretanto, enquanto RIH, o espaço 15 é equalizado por meio das aberturas 74, 73, 17 e 37 com o anular 2. Quando a terceira pressão é alcançada, o elemento quebrável 24 é quebrado por causa da diferença de pressão entre o anular e o interior

14 da segunda estrutura de metal tubular de poço, e o primeiro pistão 21 desloca para sua segunda posição entre a segunda abertura 17 e a terceira abertura 37, capacitando comunicação de fluido entre a pri- meira abertura 16 e o espaço 15 através das aberturas 17, 73 e 74. Na segunda posição do primeiro pistão 21 a segunda abertura 17 está desconectada de forma fluídica da terceira abertura 37. Após a expan- são da luva de metal expansível o segundo pistão 71 desloca tal como descrito em relação ao primeiro pistão nas figuras 6A e 6B, e comuni- cação de fluido é fornecida entre as aberturas 74 e 75 para equalizar a pressão no espaço anular 15 com a pressão no anular 2, enquanto fechando permanentemente a comunicação de fluido entre as abertu- ras 74 e 73, e assim desconectando comunicação de fluido entre o es- paço anular 15 e o interior 14 da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0063] Assim, o segundo furo tem a terceira abertura 75, a qual está em comunicação de fluido com o anular 2 para descarga de pres- são do espaço anular 15 para o anular 2 quando o segundo pistão 71 está na segunda posição. A terceira abertura 75 pode ficar em comu- nicação de fluido com a válvula alternadora, descrita anteriormente, para equalizar a pressão no espaço com a pressão mais alta na pri- meira zona ou na segunda zona. Assim, a montagem de válvula tem um segundo elemento quebrável 24B igual ao elemento de ruptura 24C para manter o segundo pistão 71 na primeira posição tal como descrito acima.

[0064] Tal como pode ser visto nas figuras 1 e 2, a segunda estru- tura de metal tubular de poço compreende uma pluralidade de barrei- ras anulares e um dispositivo de controle de influxo 108 é arranjado entre duas barreiras anulares adjacentes para permitir que fluido de produção flua para dentro da estrutura de metal tubular de poço e adi- cionalmente para cima para a tubulação de produção 105. Quando limpando e cimentando a pressão pode ser aproximadamente a mes- ma, de maneira que a primeira pressão é substancialmente igual à se- gunda pressão.

[0065] Deslocamento de cimento é executado ao deslocar um tampão raspador 66. O tampão raspador 66 pode ser usado como um tampão inferior a fim de que o cimento empurre o tampão raspador para frente no poço e o tampão raspador 66 assente na segunda ex- tremidade 54 da segunda estrutura de metal tubular de poço, tal como mostrado na figura 1. O sistema 100 pode compreender adicionalmen- te um tampão raspador superior 68, tal como mostrado na figura 2, cu- jo tampão raspador superior é arranjado em cima do cimento, raspan- do o cimento na face interna da segunda estrutura de metal tubular de poço. O método de completação pode compreender adicionalmente introduzir fluido de deslocamento, tal como solução salina ou fluido le- ve similar, em cima do cimento, por exemplo, em cima do tampão ras- pador superior, para deslocar o cimento através da segunda estrutura de metal tubular de poço. Fluido leve como fluido de deslocamento é usado de maneira que ele possa ser deslocado facilmente mais tarde. O método de completação pode compreender adicionalmente a intro- dução de fluido pesado em cima de fluido leve de deslocamento para ser capaz de controlar o poço mais tarde. O método de completação compreende adicionalmente determinar a primeira pressão, por exem- plo, com base em tipo de cimento, o tamanho de anular e altura e as- sim a distância criada entre a parede do furo de poço e a face externa da segunda estrutura de metal tubular de poço.

[0066] Na figura 7, a montagem de válvula 11 compreende um elemento retentor 57, no primeiro furo, energizado com uma mola de retentor 58 de tal maneira que, quando o primeiro pistão 21 desloca para além do elemento retentor 57 e da segunda abertura 17, a mola de retentor 58 empurra o elemento retentor 57 para se projetar para dentro do primeiro furo 18, impedindo o primeiro pistão 21 de retornar.

[0067] Por meio de fluido ou fluido de poço é pretendido indicar qualquer tipo de fluido que possa estar presente em poços de petróleo ou de gás de subsuperfície, tais como gás natural, óleo, lama de petró- leo, petróleo bruto, água, etc. Por gás é pretendido indicar qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, completação ou po- ço aberto, e por petróleo é pretendido indicar qualquer tipo de compo- sição de petróleo, tal como petróleo bruto, um fluido contendo petróleo, etc. Fluidos de gás, petróleo e de água assim podem todos compreen- der outros elementos ou substâncias além de gás, petróleo e/ou água, respectivamente.

[0068] Por meio de um revestimento ou estrutura de metal tubular de poço é pretendido indicar qualquer tipo de tubo, tubulação, elemen- to tubular, revestimento vedador, coluna, etc. usado em subsuperfície em relação com produção de petróleo ou de gás natural.

[0069] Embora a invenção tenha sido descrita anteriormente em conexão com modalidades preferidas da invenção, estará evidente pa- ra uma pessoa versada na técnica que várias modificações são con- cebíveis sem divergir da invenção tal como definida pelas reivindica- ções a seguir.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Método de completação para completar um poço (50) tendo um topo (51), caracterizado pelo fato de que compreende: - perfurar um furo de poço (52) abaixo de uma primeira es- trutura de metal tubular de poço (103) no poço; - circular lama pelo menos parcialmente enquanto perfu- rando o furo de poço; - fornecer uma segunda estrutura de metal tubular de poço (104) tendo pelo menos uma barreira anular não expandida (1) tendo uma parte tubular (7) circundada por uma luva de metal expansível (8), expansível por meio de fluido pressurizado proveniente do interior da segunda estrutura de metal tubular de poço através de uma montagem de válvula (11) para um espaço anular (15) entre a parte tubular e a luva de metal expansível, a segunda estrutura de metal tubular de po- ço tendo uma primeira extremidade (53) mais perto do topo e uma se- gunda extremidade (54), a montagem de válvula tendo uma primeira condição na qual comunicação de fluido entre um interior (14) da se- gunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço está desconecta- da, e tendo uma segunda condição permitindo comunicação de fluido entre o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e o es- paço anular; - descer a segunda estrutura de metal tubular de poço para dentro do poço para uma posição pelo menos parcialmente abaixo da primeira estrutura de metal tubular de poço; - circular fluido de limpeza em uma primeira pressão para fora através da segunda extremidade para remover pelo menos parte da lama; - deslocar cimento em uma segunda pressão para baixo através da segunda estrutura de metal tubular de poço e para fora através da segunda extremidade para um anular (2) entre a segunda estrutura de metal tubular de poço e uma parede (5) do furo de poço; - pressurizar o interior da segunda estrutura de metal tubu- lar de poço para uma terceira pressão acima da primeira pressão e da segunda pressão quebrando um elemento quebrável (24) na monta- gem de válvula, o que muda condição da primeira condição para a se- gunda condição; e - pressurizar adicionalmente o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço, expandindo a luva de metal expansível para ficar em contato com a parede do furo de poço.

2. Método de completação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem de válvula compreende um primeiro pistão (21) móvel dentro de um primeiro furo (18) da pri- meira condição para a segunda condição, o primeiro pistão sendo mantido na primeira condição por meio do elemento quebrável.

3. Método de completação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que deslocar cimento é executado ao deslocar um tampão raspador (66).

4, Método de completação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compre- ende adicionalmente descida da segunda estrutura de metal tubular de poço sendo executada ao conectar um tubo de perfuração (67) à pri- meira extremidade da segunda estrutura de metal tubular de poço.

5. Método de completação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente desco- nectar o tubo de perfuração subsequente a expandir a luva de metal expansível.

6. Método de completação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compre- ende adicionalmente determinar a primeira pressão.

7. Método de completação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compre- ende adicionalmente introduzir fluido de deslocamento, tal como solu- ção salina ou fluido leve similar, em cima do cimento ou do tampão raspador para deslocar o cimento.

8. Método de completação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compre- ende adicionalmente descer uma tubulação de produção (105) para dentro do poço para uma posição sobrepondo parcialmente ou acima da segunda estrutura de metal tubular de poço.

9. Método de completação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que enquanto descendo a segunda estrutura de metal tubular de poço o espaço anu- lar é ventilado para o anular.

10. Sistema de completação (100) para completar um poço (50) tendo um topo (51), caracterizado pelo fato de que compreende: - um furo de poço (52); - uma primeira estrutura de metal tubular de poço (103); - uma segunda estrutura de metal tubular de poço (104) compreendendo pelo menos uma barreira anular (1) tendo uma parte tubular (7) montada como parte da segunda estrutura de metal tubular de poço e circundada por uma luva de metal expansível (8), expansí- vel por meio de fluido pressurizado proveniente do interior da segunda estrutura de metal tubular de poço através de uma montagem de vál- vula (11) para um espaço anular (15) entre a parte tubular e a luva de metal expansível, a segunda estrutura de metal tubular de poço tendo uma primeira extremidade (53) mais perto do topo e uma segunda ex- tremidade (54), a montagem de válvula tendo uma primeira condição na qual comunicação de fluido entre um interior (14) da segunda estru- tura de metal tubular de poço e o espaço anular está desconectada, e tendo uma segunda condição permitindo comunicação de fluido entre o interior da segunda estrutura de metal tubular de poço e o espaço anular; - um primeiro dispositivo de entrega (60) para entregar flui- do de limpeza em uma primeira pressão através da segunda estrutura de metal tubular de poço; e - um segundo dispositivo de entrega (61) para entregar ci- mento em uma segunda pressão através da segunda estrutura de me- tal tubular de poço; em que a montagem de válvula compreende um elemento quebrável (24) que é quebrável em uma terceira pressão tendo um va- lor maior que aqueles da primeira pressão e da segunda pressão, ca- pacitando a montagem de válvula para mudar da primeira condição para a segunda condição.

11. Sistema de completação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira condição é uma primeira posição e a segunda condição é uma segunda posição, e a montagem de válvula compreende um primeiro pistão (21) móvel dentro de um primeiro furo (18) entre a primeira posição e a segunda posição, o pri- meiro pistão sendo mantido na primeira posição por meio do elemento quebrável (24), e o primeiro furo tendo uma primeira abertura (16) em comunicação de fluido com um interior (14) da segunda estrutura de metal tubular de poço, e uma segunda abertura (17) em comunicação de fluido com o espaço anular.

12. Sistema de completação de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro furo tem uma terceira abertura (37) em comunicação de fluido com o anular (2) para descar- ga de pressão no espaço anular para o anular quando o primeiro pis- tão está na primeira posição.

13. Sistema de completação de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a montagem de válvula tem um segundo pistão (71) móvel dentro de um segundo furo (72) entre uma primeira posição e uma segunda posição, o segundo furo tendo uma primeira abertura (73) em comunicação de fluido com a segunda abertura do primeiro furo, e o segundo furo tendo uma segunda aber- tura (74) em comunicação de fluido com o espaço anular.

14. Sistema de completação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo furo tem uma terceira abertura (75) em comunicação de fluido com o anular para descarga de pressão do espaço anular para o anular quando o segundo pistão está na segunda posição.

15. Sistema de completação de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que a montagem de válvula tem um segundo elemento quebrável (24B) para manter o segundo pistão na primeira posição.