BR112020018042A2

BR112020018042A2 - Sistema de completação de fundo de furo de poço

Info

Publication number: BR112020018042A2
Application number: BR112020018042-4A
Authority: BR
Inventors: Anthony Kent; Jan Tore TVERANGER
Original assignee: Bossa Nova As
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-12-22
Also published as: US20210095543A1; US11359457B2; WO2019172780A1; EA202000247A1; NO344616B1; NO20180339A1

Abstract

sistema de completação de fundo de furo de poço para controle de fluxo para ou a partir de múltiplos compartimentos (1a,1b,1c,1d) em um reservatório subterrâneo visado (30), compreendendo uma pluralidade de válvulas de controle de intervalo (2) conectadas em série formando uma coluna de fundo de furo (24), ditas válvulas de controle de intervalo (2) são manipuladas a partir da superfície via linhas de controle hidráulicas (4a, 4b, 4c) para abrir ou fechar orifícios de fluxo (20) de cada válvula de controle de intervalo (2), em que cada válvula de controle de intervalo (2) compreende um módulo de comando (5) conectado a pelo menos duas de ditas linhas de controle hidráulicas (4a, 4b), uma primeira linha de controle hidráulica é uma linha de comando (4a) para fornecer pressão aplicada ao módulo de comando (5), que faz a translação de sinais de pressão hidráulica para movimento axial de uma haste de catraca interna (6) que determina a posição de uma válvula piloto integrada (7), uma segunda linha de controle hidráulica é uma linha de abertura comum ou de fechamento comum (4b), para prover potência hidráulica para ou abrir ou fechar os orifícios de fluxo (20) de cada válvula de controle de intervalo (2), e a haste de catraca interna (6) compreende diversos dentes de catraca (12), em que o espaçamento dos dentes de catraca (12) determina o nível de pressão, que deve ser aplicado para fazer uma lingueta de comando (11) engatar os dentes de catraca (12) seguintes.

Description

1 / 14

SISTEMA DE COMPLETAÇÃO DE FUNDO DE FURO DE POÇO Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere a um sistema de completação de fundo de furo de poço para controle de fluxo para ou a partir de múltiplos compartimentos em um reservatório subterrâneo visado, compreendendo uma pluralidade de válvulas de controle de intervalo conectadas em série formando uma coluna de fundo de furo, ditas válvulas de controle de intervalo são manipuladas a partir da superfície via linhas de controle hidráulicas para abrir ou fechar orifícios de fluxo de cada válvula de controle de intervalo. Fundamentos da invenção

[002] Há uma variedade de razões para compartimentar múltiplos intervalos (zonas) dentro de um único poço incluindo, mas não limitadas a: Melhor distribuição de fluidos de estimulação através de uma longa seção de reservatório, distribuição seletiva de fluidos injetados, produção seletiva de hidrocarbonetos, isolamento de intervalos varridos por água, para impedir fluxo cruzado entre, ou possibilitar estrangulamento estratégico de, camadas de reservatório com diferentes propriedades. Zonas são ou isoladas, estranguladas ou abertas usando luvas deslizantes chamadas válvulas de controle de intervalo (ICVs). Estas ICVs são manipuladas a partir da superfície via pequenos condutos de metal chamados linhas de controle. As linhas de controle podem transportar fluidos hidráulicos ou potência elétrica que aciona a luva ICV para cima ou para baixo para expor ou isolar orifícios de fluxo no alojamento da ICV. A intervenção mecânica é a única alternativa para controlar fluxo a partir dos compartimentos. A capacidade de operar remotamente as ICVs sem intervenção é especialmente importante em campos onde os custos de intervenção são altos, tais como ambientes marinhos ao largo da costa. O resultado é que a empresa/operador de exploração e produção podem esgotar um campo com poucos poços, o que tem um enorme impacto sobre a comercialidade de um ativo de hidrocarboneto.

2 / 14 Descrição do estado da técnica

[003] As soluções atualmente disponíveis na indústria podem ser colocadas em três categorias: Hidráulica, eletro-hidráulica e elétrica. Os sistemas hidráulicos são primordialmente limitados pelo número de diferentes linhas de controle hidráulicas que podem penetrar no suspensor da tubulação, o que resulta em uma limitação no número de zonas que o sistema pode controlar independentemente. Os melhores sistemas hidráulicos disponíveis podem controlar até 12 zonas com 4 linhas hidráulicas. Os sistemas hidráulicos são a forma dominante de sistemas inteligentes de controle de poço porque a confiabilidade dos componentes e a expectativa de vida excedem os sistemas elétricos correntes. Todavia, a indústria vem tomando medidas no sentido dos sistemas elétricos, porque eles possibilitam contagens de zona mais altas com um número menor de linhas penetrando no suspensor da tubulação. Os sistemas eletro-hidráulicos tipicamente se baseiam em duas linhas hidráulicas para prover energia para abrir e fechar ICVs, com uma linha elétrica que controla solenoides para determinar qual ICV vai ser aberta ou fechada quando pressão é aplicada às linhas hidráulicas. Os sistemas eletro-hidráulicos estão sendo propagandeados como capazes de controlar até 24 ICVs com as três linhas. Reivindica-se que o sistema elétrico puro no mercado controla até 40 ICVs com apenas uma linha elétrica. A principal desvantagem do sistema elétrico é que os motores elétricos de fundo de furo não podem fornecer muita força axial e, portanto, não são capazes de acionar uma ICV de tamanho pleno. As ICVs são acionadas por motor elétrico têm aberturas muito pequenas e são apropriadas apenas para vazões inferiores a cerca de 2000 barris de líquido por dia. A maior parte do desenvolvimento de campos ao largo da costa é direcionada a poços de alta vazão, superior e 10000 barris de liquido por dia, de modo que embora os operadores possam desejar contagens de zona mais altas, eles são incapazes de utilizar os sistemas de controle elétricos puros. As demandas de potência complicam ainda mais e limitam a aplicabilidade dos sistemas de controle

3 / 14 elétricos em ambientes de águas profundas.

[004] US20060278399A1 descreve um sistema de válvula de controle de fluxo multipontos com múltiplas ICVs em bancada operadas com uma única linha de controle. Cada ICV incluo um mecanismo de solicitação com uma mola que faz cada ICV responder a uma pressão específica predeterminada.

[005] US6575237B2 descreve um sistema de controle de poço hidráulico de dinâmica de poço, em que o sistema “digi-hydraulics” cria um código singular variando a sequência em que múltiplas linhas hidráulicas são pressurizadas.

[006] US6179052B1 descreve um sistema de controle de poço de digital-hidráulico de dinâmica de poço, em que o sistema “digi-hydraulics” cria um código singular variando a sequência em que múltiplas linhas hidráulicas são pressurizadas. Cada sequência singular aciona válvulas piloto de maneira tal que apenas uma de uma multiplicidade de ICVs é ativada. A presente invenção difere do sistema “digi-hydraulics” em que ela reconhece uma sequência singular de pulsos de pressão enviou apenas uma única linha de comando hidráulica.

[007] US7013980B2 descreve um sistema de controle hidraulicamente atuado para uso em um poço subterrâneo e descreve um módulo de comando que pode ser emparelhado com uma ICV para prover atuação incremental da ICV, em vez de ter posições binárias totalmente abertas ou fechadas. A presente invenção poderia ser usada em combinação com o módulo de comando de atuação incremental para possibilitar posições de estrangulamento de uma ICV via as mesmas três linhas descritas na modalidade preferida.

[008] US6247536B1 descreve um multiplexador de fundo de furo e métodos correlatos e descreve um multiplexador hidráulico que faz a translação de sinais de pressão para movimento axial de um mecanismo de alinhamento, a extensão de dito movimento axial determinando qual de uma pluralidade de

4 / 14 ferramentas de fundo de furo é ativada. A presente invenção difere do multiplexador pelo fato de que ela possibilita controle seletivo usando uma única linha de comando sem uso de um mecanismo de alinhamento, cuja função era a fonte de problemas em aplicações de campo relacionadas.

[009] WO2002020942A1 descreve um sistema de controle hidráulico sistema para ferramentas de fundo de furo e descreve um módulo de controle que responda a ou pressão diferencial aplicada entre linhas de controle a partir da superfície ou pressão aplicada a uma única linha de controle contra um mecanismo de solicitação. O módulo de controle responde alinhando uma terceira e uma quarta linhas com uma dentre diversas saídas que são conectadas hidraulicamente a um número similar de conjuntos de ferramentas de poço. A principal diferença entre a presente invenção é que a presente invenção descreve um módulo de comando singular que deve ser emparelhado com cada conjunto de ferramenta de poço, ou ICV, e recebe sinais de pressão através de três linhas comuns que se estendem a partir da superfície até cada ferramenta em vez de um único single módulo de comando que alinha uma pluralidade de linhas de controle hidráulicas com uma pluralidade de conjuntos de ferramenta de poço.

[0010] US8776897B2 descreve um método e um aparelho para controle de ferramenta multipontos, e descreve o uso de comutadores hidráulicos e válvulas de retenção para dirigir pressão hidráulica para uma pluralidade de ICVs. Este é similar àquele da US6575237B2 e US6179052B1 em que a ICV selecionada para operação depende da ordem em que as linhas de controle são pressurizadas e não, como na presente invenção, se baseando em uma única linha de controle para ativar seletivamente uma válvula piloto que habilita a operação da ICV. Objetivos da presente invenção

[0011] Na indústria de petróleo e gás a montante, prover um equipamento de completação de fundo de furo usado para controle de fluxo

5 / 14 para ou a partir de múltiplos compartimentos (ou zonas) em um reservatório subterrâneo visado.

[0012] Um objetivo particular é prover uma arquitetura de controle de três linhas hidráulicas para um número ilimitado de válvulas de controle de intervalo.

[0013] Um objetivo adicional é prover um sistema de completação de fundo de furo de poço como indicado acima. Sumário da invenção

[0014] A invenção se refere a um sistema de completação de fundo de furo de poço para controle de fluxo para ou a partir de múltiplos compartimentos em um reservatório subterrâneo visado, compreendendo uma pluralidade de válvulas de controle de intervalo conectadas em série formando uma coluna de fundo de furo.

[0015] Ditas válvulas de controle de intervalo são manipuladas a partir da superfície via linhas de controle hidráulicas pata abrir ou fechar orifícios de fluxo de cada válvula de controle de intervalo. Em que cada válvula de controle de intervalo compreende um módulo de comando conectado a pelo menos duas de ditas linhas de controle hidráulicas, uma primeira linha de controle hidráulica é uma linha de comando para fornecer pressão aplicada ao módulo de comando, que faz a translação de sinais de pressão hidráulica para movimento axial de uma haste de catraca interna que determina a posição de uma válvula piloto integrada, uma segunda linha de controle hidráulica é uma linha de abertura comum ou de fechamento comum, respectivamente, para prover potência hidráulica para ou abrir ou fechar os orifícios de fluxo de cada válvula de controle de intervalo, e a haste de catraca interna compreende diversos dentes de catraca, em que o espaçamento dos dentes de catraca determina o nível de

6 / 14 pressão, que deve ser aplicado para fazer uma lingueta de comando engatar os dentes de catraca seguintes.

[0016] Modalidades alternativas são definidas nas reivindicações dependentes.

[0017] O espaçamento dos dentes de catraca pode determinar o nível de pressão, baixa ou alta, que deve ser aplicado para fazer uma lingueta de comando engatas os dentes de catraca seguintes.

[0018] Uma terceira linha de controle hidráulica pode ser uma linha de abertura comum ou fechamento comum.

[0019] O módulo de comando pode compreender uma câmara de compressão que é pressurizada por um pistão de comando, em que dito pistão de comando é forçado axialmente por fluido hidráulico suprido via a linha de comando.

[0020] O pistão de comando pode compreender a lingueta de comando que pode engatar com dentes de catraca sobre a haste de catraca interna para impedir movimento relativo quando a pressão é aliviada.

[0021] A câmara de compressão pode ser um volume fechado e pode ser preenchida com um fluido compressível.

[0022] A câmara de compressão pode compreender uma mola de comando para retornar o pistão de comando para sua posição de partida, quando a pressão é aliviada, o pistão de comando pode ser travado na haste de catraca interna pela lingueta de comando e pelos dentes de catraca.

[0023] Variando o espaçamento dos dentes de catraca, sinais de pressão singulares podem ser gerados aos quais o módulo de comando pode responder e ativar a válvula piloto consequentemente.

[0024] O número de dentes de catraca pode determinar o número de sinais de pressão singulares que pode ser usado para ativar as válvulas piloto e o número de válvulas de controle internas individuais que podem ser controladas seletivamente.

7 / 14

[0025] Para retornar todos os módulos de comando no sistema para a posição de partida, permitindo que os sinais de pressão singulares sejam repetidos conforme as necessário para ativar a válvula piloto desejada, um reposicionamento de alta pressão pode ser obtido aplicando uma alta pressão , acima de um determinado limiar, à linha de comando, em que movimento axial do pistão de comando que pode ser causado pela alta pressão resulta na lingueta de comando poder ser pressionada por uma borda de reposicionamento.

[0026] Um ressalto sobre o pistão de comando pode deslocar a haste de catraca de maneira tal que uma válvula piloto ativada e desativada durante o reposicionamento de alta pressão.

[0027] Na posição de reposicionamento, a lingueta de comando pode ser desengatada dos dentes de catraca e baixa pressão aplicada à linha de fechamento comum pode fazer a haste de catraca interna se deslocar no sentido inverso em relação ao pistão de comando até que ela se apoia contra uma parte interna do alojamento do módulo de comando.

[0028] Quando a pressão é aliviada depois do reposicionamento de alta pressão, a mola de comando pode retornar tanto o pistão de comando quanto a haste de catraca interna para a posição de partida.

[0029] A unidade de comando pode compreender adicionalmente uma mola de reposicionamento em que a mola de reposicionamento pode retornar a haste de catraca para a posição de partida durante um reposicionamento de alta pressão, e uma lingueta retentora, fixada ao alojamento do módulo de comando pode impedir que a haste de catraca seja retornada para a posição de partida pela mola de reposicionamento antes do reposicionamento de alta pressão.

[0030] A lingueta retentora pode reter a haste de catraca engatando com os dentes de catraca e um reposicionamento de alta pressão desengata a lingueta retentora dos dentes de catraca.

8 / 14

[0031] A lingueta retentora pode ser desengatada dos dentes de catraca impelindo um membro de liberação contra a lingueta retentora de modo que a lingueta retentora gira e desengata os dentes de catraca, o membro de liberação se move com o pistão de comando. Descrição dos diagramas

[0032] Modalidades da presente invenção vão agora ser descritas, a título de exemplo apenas, com referência aos diagramas que e seguem, em que:

[0033] Figura 1 mostra uma coluna de completação de fundo de furo de poço com uma pluralidade de válvulas de controle de intervalo em um reservatório.

[0034] Figuras 2-9 mostram uma modalidade de um módulo de comando para uma válvula de controle de intervalo em diferentes ajustes. O módulo de comando é mostrado em corte transversal.

[0035] Figuras 10-16 mostram uma outra modalidade de um módulo de comando para uma válvula de controle de intervalo. O módulo de comando é mostrado em corte transversal. Descrição de modalidades preferidas da invenção

[0036] A presente invenção se refere a um sistema de completação de fundo de furo de poço pelo qual fluxo para ou a partir de múltiplos compartimentos de reservatório é controlado por válvulas de controle de intervalo (ICVs) que são ativadas (abertas ou fechadas) remotamente a partir da superfície por pressão hidráulica através de três linhas de controle hidráulicas.

[0037] A presente invenção se refere a um sistema de completação inferior com múltiplos compartimentos 1a, 1b, 1c, 1d a partir dos quais fluxo é controlado abrindo ou fechando válvulas de controle de intervalo 2 (ICVs). Há tipicamente uma válvula de controle de intervalo 2 por compartimento. Um espaço anular 22 é isolado entre os compartimentos 1a, 1b, 1c, 1d usando juntas de isolamento 3. Orifícios de fluxo 20 em cada válvula de controle de intervalo

9 / 14 2 são abertos ou fechados por uma luva deslizante deslocável operada por um pistão hidráulico. Como visto na figura 1 os orifícios de fluxo 20 na válvula de controle de intervalo 2 no compartimento 1c é fechado pela, enquanto que os orifícios de fluxo 20 nas válvulas de controle de intervalo 2 dos outros compartimentos 1a, 1 b, e 1d estão abertos.

[0038] Com a presente invenção é possível operar seletivamente um número ilimitado de válvulas de controle de intervalo 2 usando apenas três linhas hidráulicas 4a, 4b, 4c que se estendem pelo comprimento de toda a coluna de fundo de furo 24 a partir da superfície até a válvula de controle de intervalo 2 a mais profunda. As três linhas hidráulicas 4a, 4b, 4c passam através de todos os outros componentes na coluna de fundo de furo 24 via fendas de alimentação passantes ou de derivação. As três linhas hidráulicas 4a, 4b, 4c são conectadas em série com cada válvula de controle de intervalo 2 via um módulo de comando 5. Uma das três linhas hidráulicas, i.e., uma linha de comando 4a, fornece pressão aplicada aos módulos de comando 5 que faz a translação dos sinais de pressão hidráulica em movimento axial de uma haste de catraca interna 6 que determina a posição de uma válvula piloto integrada 7.

[0039] As outras duas linhas hidráulicas, chamadas de linhas de abertura comum e de fechamento comum 4b, 4c, respectivamente, proveem potência hidráulica para ou abrir ou fechar as válvulas de controle de intervalo 2, respectivamente. A válvula piloto 7 separa as linhas de abertura comum e de fechamento comum 4b, 4c das câmaras aberta e fechada, 8b e 8c respectivamente, do pistão da válvula de controle de intervalo 2. As câmaras 8b e 8c são conectadas a um pistão hidráulico operando a válvula de controle de intervalo 2. Quando a válvula piloto 7 é ativada, fig. 2, as duas linhas comuns 4b, 4c são conectadas às respectivas câmaras 8b, 8c e pressão aplicada a partir da superfície para uma das linhas vai fazer o pistão da válvula de controle de intervalo hidráulica para deslocar no respectivo sentido, deste modo ou abrindo ou fechando os orifícios de fluxo 20 da válvula de controle de intervalo 2.

10 / 14

[0040] Antes de ser ativada, fig. 3, a válvula piloto 7 impede que qualquer pressão que é aplicada às linhas comuns 4b, 4c seja transferida qualquer uma de duas câmaras de pistão de válvula de controle de intervalo, 8b e 8c, impedindo por sua vez impedindo que qualquer movimento da válvula de controle de intervalo 2. Um módulo de comando 5 é associado com cada válvula de controle de intervalo 2. Cada módulo de comando 5 tem a câmara de compressão 9 que comprime em volume com pressão aplicada sobre a linha de comando 4a, fig. 4. Quanto mais alta a pressão aplicada, mais compressão ocorre. Esta compressão se refere a movimento axial de um pistão de comando

10. O pistão de comando 10 se move axialmente em relação à haste de catraca interna 6 quando pressão é aplicada. Uma lingueta de comando 11 sobre o pistão de comando 10 vai engatar os dentes de catraca 12 sobre a haste de catraca interna 6 e impedir movimento relativo das duas peças quando a pressão é aliviada. Quando a pressão é aliviada, uma mola de comando 13 retorna o pistão de comando 10, que está travado na haste de catraca interna 6, para sua posição de partida, fig. 5. Desta maneira, múltiplos ciclos de pressão aplicada seguidos por alívio de pressão resultam em movimento axial da haste de catraca interna 6 em um sentido apenas.

[0041] No fim do movimento axial da haste de catraca interna 6, a válvula piloto 7 é ativada, fig. 6, e as linhas de abertura e fechamento comum 4b, 4c são conectadas com as câmaras aberta e fechada 8b, 8c da válvula de controle de intervalo 2. O espaçamento dos dentes de catraca 12 determina o nível de pressão, baixa ou alta (14 e 15, respectivamente), que deve ser aplicado para fazer a lingueta de comando 11 engatar os dentes seguintes 12. Como tal, variando o espaçamento dos dentes de catraca 12, pode-se criar sinais de pressão singulares para que o módulo de comando 5 vá responder e ativar a válvula piloto 7 consequentemente.

[0042] Um reposicionamento de alta pressão é necessário para retornar todos os módulos de comando 5 no sistema para a posição de partida,

11 / 14 permitindo que sinais de pressão singulares sejam repetidos conforme necessário para ativar a válvula piloto desejada 7. O reposicionamento de alta pressão, fig. 7, é obtido aplicando uma alta pressão, acima de um determinado limiar, à linha de comando 4a. O movimento axial do pistão de comando 10 causado pela alta pressão resulta na lingueta de comando 11 ser pressionada por uma borda de reposicionamento 16 sobre o alojamento do pistão. Um ressalto 17 sobre o pistão de comando 10 também desloca a haste de catraca 6 de maneira tal que uma válvula piloto ativada 7 é desativada durante o reposicionamento de alta pressão. Na posição de reposicionamento, a lingueta de comando 11 é desengatada dos dentes de catraca 12 e baixa pressão aplicada à linha de abertura comum 4c vai fazer a haste de catraca interna 6 se deslocar no sentido inverso em relação ao pistão de comando 10 até que ela se apoia contra uma parte interna do alojamento do módulo de comando 18, fig. 8.

[0043] Quando a pressão é aliviada depois do reposicionamento de alta pressão, a mola 13 retorna tanto o pistão de comando 10 quanto a haste de catraca interna 6 para a posição de partida, fig. 9.

[0044] Em uma modalidade alternativa, a câmara de compressão 9 pode ser um volume fechado preenchido com fluido compressível o que vai permitir a compressão da câmara de compressão 9 em proporção com a compressibilidade do fluido e a pressão aplicada à linha de comando 4a.

[0045] Da maneira descrita, o controle seletivo de válvulas piloto 7 depende dos sinais de entrada de pressão hidráulica para se conjugar com aquele do espaçamento dos dentes de catraca 12 no módulo de comando visado

5. O número de dentes de catraca 12 determina o número de sinais de pressão singulares que podem ser usados para ativar as válvulas piloto 7 e, portanto, o número de ICVs individuais 2 que podem ser controladas seletivamente. Com seis dentes de catraca 12 sobre cada haste de catraca interna 6 do módulo de comando, como ilustrado nas figuras, o número máximo de ICVs que podem ser seletivamente operadas é 20.

12 / 14

[0046] Porém, esta invenção não é limitada a seis dentes de catraca 12 ou ciclos de pressão; o número de dentes de catraca pode ser aumentado ou diminuído conforme necessário para possibilitar controle de um número maior ou menor de ICVs, respectivamente. A invenção não é também limitada a apenas dois níveis de pressão além de um reposicionamento de alta pressão.

[0047] Em uma segunda modalidade, fig. 10, a válvula piloto 7 separa apenas uma das linhas comuns, tal como 4b, da respectiva câmara 8b do pistão da válvula de controle de intervalo 2. A outra linha comum, neste caso 4c, iria se desviar do módulo de comando 5 e ser conectada diretamente com a câmara 8c, que por sua vez é conectada a um lado de um pistão hidráulico operando a válvula de controle de intervalo 2. A câmara 8b é conectada ao outro lado de um pistão hidráulico operando a válvula de controle de intervalo 2. Quando a válvula piloto 7 é ativada, fig. 10 e 14, a linha comum 4b é conectada à respectiva câmara 8b e pressão aplicada a partir da superfície a uma das linhas vai fazer o pistão da válvula de controle de intervalo hidráulica se deslocar no respectivo sentido, deste modo ou abrindo ou fechando os orifícios de fluxo 20 da válvula de controle de intervalo 2. Se a válvula piloto 7 não é ativada, pressão aplicada a partir da superfície sobre a linha 4b vai ser isolada da respectiva câmara 8b e não vai, portanto, causar nenhum movimento do pistão hidráulico da válvula de controle de intervalo 2. De uma maneira similar, se a válvula piloto 7 não é ativada, pressão aplicada a partir da superfície sobre a linha 4c vai causar nenhum movimento do pistão hidráulico da válvula de controle de intervalo 2 porque o fluido de retorno na câmara 8b é hidraulicamente travado pela válvula piloto 7 fechada.

[0048] Fig. 11 mostra a segunda modalidade em posição de partida. A lingueta de comando 11 se apoia nos dentes da primeira haste de catraca 12. A linha comum 4B é isolada da câmara hidráulica 8B, que é conectada para um lado do pistão da válvula de controle de intervalo 2. O pistão de comando 10 separa a pressão na linha de comando 4A da pressão na linha comum 4B. O

13 / 14 pistão de comando 10 é fisicamente conectado à lingueta de comando 11 e se move em uníssono. Uma lingueta retentora 19 é fisicamente conectada ao alojamento do módulo de comando 18. A haste 6, 7 (haste de catraca 6 e válvula piloto 7) permite fisicamente comunicação de pressão através de seu furo. Os diâmetros de vedação e área em extremidades opostas da haste 6, 7 são iguais resultando em nenhuma força resultante sobre a válvula piloto 7 e haste de catraca 6 quando pressão é aplicada à linha de comando 4A.

[0049] Quando a pressão é aplicada à linha de comando 4A (Fig 12), o pistão de comando 10 comprime a mola de comando 13 e resulta em movimento relativo da lingueta de comando 11 contra a haste de catraca 6. A lingueta retentora 19 impede que a mola de reposicionamento 21 acione a haste de catraca 6 no mesmo sentido que o pistão de comando 10. O deslocamento axial do pistão de comando 10 é relativo à mola constante da mola de comando 13 e à diferença entre a pressão na linha de comando 4A e a pressão na linha comum 4B. Se o movimento axial resultante do pistão de comando 10 é tal que a lingueta de comando 11 passa um dente 12 sobre a haste de catraca 6, a lingueta de comando 11 vai engatar o dente 12.

[0050] Quando a pressão sobre a linha de comando 4A é purgada e ventilada (Fig 13), a mola de comando 13 retorna o pistão de comando 10 de volta para a posição de partida e a lingueta de comando 11 e a haste de catraca 6 engatadas também retornam da mesma distância axial. A mola de reposicionamento 21 é comprimida pela maior força transferida através da haste de catraca 6, da lingueta de comando 11 e da mola de comando 13.

[0051] A sequência de pressão ilustrada na Fig 12 e na Fig 13 representa um ciclo do módulo de comando. Nesta modalidade, seis ciclos devem ser completados antes da válvula piloto 7 ser ativada. A completação bem-sucedida de um ciclo é contingente com o deslocamento axial resultante do pistão de comando 10 e da lingueta de comando 11 ser igual ou superior ao o espaçamento entre o dente engatado pela lingueta retentora 19 e o dente

14 / 14 seguinte sobre a haste de catraca 6 no lado do pistão de comando 10. Caso o deslocamento axial do pistão de comando 10 não seja suficiente para engatar o dente seguinte sobre a haste de catraca 6, nenhum movimento da haste de catraca 6 vai ocorrer quando a pressão é purgada sobre a linha de comando 4A e o pistão de comando 10 e a lingueta de comando 11 vão retornar.

[0052] Depois de seis ciclos de pressão bem-sucedidos serem completados, o módulo de comando vai ser posicionado como ilustrado na fig 10, permitindo que pressão se comunique entre a linha comum 4B e o respectivo pistão da válvula de controle de intervalo 2. Para reposicionar o módulo de comando 5 na sua posição de partida, alta pressão deve ser aplicada à linha de comando 4A de maneira tal que o deslocamento axial do pistão de comando faz a lingueta de comando 11 engatar a borda de reposicionamento 16 e se desengatar dos dentes de catraca da haste de catraca 6 (Fig 14). Ao mesmo tempo, um membro de liberação 25 faz a lingueta retentora 19 também se desengatar dos dentes de catraca da haste de catraca 6.

[0053] O membro de liberação 25 é fisicamente conectado ao pistão de comando 10 e eles se movem em uníssono. Sem nenhum dente engatado sobre a haste de catraca 6, a mola de reposicionamento 21 impele a haste de catraca 6 e a válvula piloto 7 de volta para a posição de partida (Fig 15).

[0054] Quando a pressão sobre a linha de comando 4A é aliviada (Fig 16), a mola de comando 13 retorna o pistão de comando 10 e a lingueta de comando 11 de volta para a posição de partida. Tanto a lingueta de comando 11 quanto a lingueta retentora 19 estão agora engatadas sobre o primeiro dente 12 da haste de catraca 6.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de completação de fundo de furo de poço para controle de fluxo para ou a partir de múltiplos compartimentos (1a, 1b, 1c, 1d) em um reservatório subterrâneo visado (30), caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de válvulas de controle de intervalo (2) conectadas em série formando uma coluna de fundo de furo (24), ditas válvulas de controle de intervalo (2) são manipuladas a partir da superfície via linhas de controle hidráulicas (4a, 4b, 4c) para abrir ou fechar orifícios de fluxo (20) de cada válvula de controle de intervalo (2), em que cada válvula de controle de intervalo (2) compreende um módulo de comando (5) conectado a pelo menos duas de ditas linhas de controle hidráulicas (4a, 4b), uma primeira linha de controle hidráulica é uma linha de comando (4a) para fornecer pressão aplicada ao módulo de comando (5), que faz a translação de sinais de pressão hidráulica para movimento axial de uma haste de catraca interna (6) que determina a posição de uma válvula piloto integrada (7), o dito módulo de comando (5) compreende uma câmara de compressão (9) que é pressurizada por um pistão de comando (10), em que dito pistão de comando (10) é forçado axialmente por fluido hidráulico suprido via a linha de comando (4a), a haste de catraca interna (6) compreende diversos dentes de catraca (12), em que o espaçamento dos dentes de catraca (12) determina o nível de pressão, que deve ser aplicado à linha de comando (4a) para causar um movimento axial do dito pistão de comando (10), de modo que uma lingueta de comando (11) se engata aos dentes de catraca (12) seguintes, e uma segunda linha de controle hidráulica é uma linha de abertura comum ou fechamento comum (4b), para prover potência hidráulica para ou abrir ou fechar os orifícios de fluxo (20) de cada válvula de controle de intervalo (2).

2. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma terceira linha de controle hidráulica (4c) é uma linha de abertura comum ou fechamento comum.

3. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito pistão de comando (10) compreende a lingueta de comando (11) para engate com dentes de catraca (12) sobre a haste de catraca interna (6) para impedir movimento relativo quando a pressão é aliviada.

4. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de compressão (9) é um volume fechado e preenchida com um fluido compressível.

5. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita câmara de compressão (9) compreende uma mola de comando (13) para retornar o pistão de comando (10) para sua posição de partida, quando a pressão é aliviada, o pistão de comando (10) sendo travado na haste de catraca interna (6) pela lingueta de comando (11) e pelos dentes de catraca (12).

6. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, variando o espaçamento dos dentes de catraca (12), sinais de pressão singulares são gerados aos quais o módulo de comando (5) vai responder e ativar a válvula piloto (7) consequentemente.

7. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o número de dentes de catraca (12) determina o número de sinais de pressão singulares que podem ser usados para ativar as válvulas piloto (7) e o número de válvulas de controle internas individuais (2) que podem ser controladas seletivamente.

8. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que para retornar todos os módulos de comando (5) no sistema à posição de partida, permitindo que os sinais de pressão singulares sejam repetidos conforme necessário para ativar a válvula piloto (7) desejada, um reposicionamento em alta pressão é obtido aplicando uma alta pressão, acima de um determinado limiar, à linha de comando (4a), em que movimento axial do pistão de comando (10) causado pela alta pressão resulta na lingueta de comando (11) ser pressionada por uma borda de reposicionamento (16).

9. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um ressalto (17) sobre o pistão de comando (10) desloca a haste de catraca (6) de maneira tal que uma válvula piloto ativada (7) é desativada durante o reposicionamento de alta pressão.

10. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, na posição de reposicionamento, a lingueta de comando (11) é desengatada dos dentes de catraca (12) e a baixa pressão aplicada à linha de fechamento comum (4c) faz a haste de catraca interna (6) se deslocar no sentido inverso em relação ao pistão de comando (10) até que ela se apoia contra uma parte interna do alojamento do módulo de comando (18).

11. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que quando a pressão é aliviada depois do reposicionamento de alta pressão, a mola de comando (13) retorna tanto o pistão de comando (10) quanto a haste de catraca interna (6) para a posição de partida.

12. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de comando (5) compreende adicionalmente uma mola de reposicionamento (21) em que a mola de reposicionamento (21) retorna a haste de catraca (6) para a posição de partida durante um reposicionamento de alta pressão, e uma lingueta retentora (19), fixada ao alojamento do módulo de comando (18), impede que a haste de catraca (6) seja retornada para a posição de partida pela mola de reposicionamento (21) antes do reposicionamento de alta pressão.

13. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a lingueta retentora (19) retém a haste de catraca por engate com os dentes de catraca (12) e um reposicionamento de alta pressão desengata a lingueta retentora (19) dos dentes de catraca (12).

14. Sistema de completação de fundo de furo de poço de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a lingueta retentora (19) é desengatada dos dentes de catraca (12) impelindo um membro de liberação (25) contra a lingueta retentora (19) de modo que a lingueta retentora (19) gira e desengata os dentes de catraca (12), o membro de liberação (25) se move com o pistão de comando (10).