BR112020018254A2

BR112020018254A2 - Transportador do obstruidor de autotravamento

Info

Publication number: BR112020018254A2
Application number: BR112020018254-0A
Authority: BR
Inventors: Steven M. Zakharia; Frank D. Kalb; Curtis W. Payne
Original assignee: Dril-Quip, Inc.
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-12-29
Also published as: NO20201031A1; US10605019B2; GB2585548A; GB2585548A8; WO2019182805A1; NO347578B1; GB202013696D0; GB2585548B; US20190292864A1

Abstract

transportador do obstruidor de autotravamento. a presente invenção refere-se a um transportador do obstruidor de autotravamento e um sistema suspensor de revestimento abaixo do obstruidor utilizando um transportador do obstruidor de autotravamento. o transportador do obstruidor de autotravamento inclui um mecanismo de travamento integrado que trava o transportador do obstruidor diretamente ao cone do obstruidor após o elemento de vedação ser totalmente ajustado. o mecanismo de travamento intragrado pode incluir um ou mais fusos de compressão que se estendem de uma base do transportador do obstruidor em uma direção radialmente para fora para engatar um invólucro após o elemento de vedação fixado ter criado uma vedação estanque à fluido, e um perfil de dente formado ao longo de um diâmetro interno da base do transportador do obstruidor para travar o transportador do obstruidor ao cone do obstruidor em resposta à uma força de compressão transferida à base via os fusos. o mecanismo de travamento integrado é projetado para eliminar reação negativa no sistema suspensor de revestimento, aumentar resistência vibracional, acomodar estiramento do revestimento, suportar cargas de bombeio, e tolerar movimento do revestimento, enquanto que mantendo integridade de vedação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “TRANS- PORTADOR DO OBSTRUIDOR DE AUTOTRAVAMENTO”.

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se em geral a conjuntos obstrui- dores para uso em sistemas suspensores de revestimento e, mais par- ticularmente, a um conjunto obstruidor tendo um transportador do obs- truidor de autotravamento.

ANTECEDENTES

[0002] Quando da perfuração de um poço, um furo de sondagem é tipicamente perfurado a partir da superfície da terra a uma profundida- de selecionada e uma haste do invólucro é suspenda e em seguida cimentada no lugar no interior do furo de sondagem. Uma broca de perfuração é então passada através do furo de sondagem revestido inicial, e é usada para perfurar um furo de sondagem de diâmetro me- nor a uma profundidade ainda maior. Um invólucro de menor diâmetro é então suspenso e cimentado no lugar no interior do novo furo de sondagem. Isto é repetido até que uma pluralidade de invólucros con- cêntricos são suspensos e cimentados no interior do poço a uma pro- fundidade, que faz com que o poço se extenda através de uma ou mais formações de produção de hidrocarboneto.

[0003] Preferivelmente do que suspendendo um invólucro concên- trico a partir do fundo do furo de sondagem para a superfície, um re- vestimento é frequentemente suspenso adjacente à extremidade infe- rior do invólucro previamente suspenso, ou de um cimento previamen- te suspenso e cimentado, de modo a extender o revestimento a partir do invólucro previamente assentado ou revestimento para o fundo do novo furo de sondagem. Um revestimento é definido como invólucro que não é operado na superfície. Um suspensor de revestimento é usado para suspender o revestimento no interior da extremidade infe- rior do invólucro previamente assentado ou revestimento.

[0004] Uma ferramenta de operação e assentamento na extremi- dade inferior disposta na extremidade inferior de uma haste de opera- ção pode ser liberavelmente conectada ao suspensor de revestimento, que é fixado ao topo do revestimento. A haste de operação abaixa o suspensor de revestimento e revestimento no furo de sondagem até que o suspensor de revestimento esteja adjacente à extremidade infe- rior do invólucro previamente assentado ou revestimento, com a ex- tremidade inferior do revestimento tipicamente levemente acima do fundo do furo de sondagem aberto. Quando o revestimento alcança a localização desejada relativa ao fundo do furo de sondagem aberto e o invólucro previamente assentado ou revestimento, um mecanismo de assentamento é convencionalmente atuado para mover um elemento de ancoramento (por exemplo, deslizadores) no suspensor de revesti- mento de uma posição comprimida para uma posição expandida e em engatamento com o invólucro previamente assentado ou revestimento. Os elementos do obstruidor são também incluídos nos sistemas sus- pensores de revestimento para vedar o anular entre o revestimento e o invólucro previamente assentado. Tais elementos do obstruidor podem ser radialmente assentados por movimento axial do elemento do obs- truidor relativo a um anel de cunha cônico (ou cone do obstruidor) no suspensor de revestimento. Um atuador no suspensor de revestimento faz com que o elemento do obstruidor se mova axialmente com rela- ção ao anel de cunha cônico e, desse modo, se expande em engata- mento de vedação com a superfície do invólucro a ser vedada.

[0005] Em sistemas suspensores de revestimento convencionais, o obstruidor está frequentemente localizado acima dos deslizadores do suspensor de revestimento. Contudo, em tais arranjos, o corpo do suspensor de revestimento próximo aos deslizadores incluem múltiplas ranhuras e fendas que podem enfraquecer o mandril e conduzir a im- pulso inferior e classificações de colapso do revestimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] Para uma compreensão mais completa da presente descri- ção e suas características e vantagens, referência é agora feita à se- guinte descrição, tomada em conjunto com os desenhos acompanhan- tes, em que:

[0007] A FIG 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um suspensor de revestimento abaixo do conjunto obstruidor, de acor- do com uma concretização da presente descrição;

[0008] A FIG. 2 é uma vista em corte de um conjunto obstruidor tendo um transportador do obstruidor de autotravamento sendo usado em um conjunto de suspensor de revestimento, de acordo com uma concretização da presente descrição;

[0009] A FIG. 3 é uma vista em corte de um elemento do obstrui- dor tendo um transportador do obstruidor de autotravamento, de acor- do com uma concretização da presente descrição; e

[0010] A FIG. 3A é uma vista em corte fechada do transportador do obstruidor de autotravamento da FIG. 3, de acordo com uma concreti- zação da presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Concretizações ilustrativas da presente descrição são des- critas em detalhe aqui. No interesse de clareza, nem todas as caracte- rísticas de uma implementação atual são descritas neste relatório des- critivo. Será naturalmente apreciado que no desenvolvimento de qual- quer tal concretização atual, numerosas decisões específicas de im- plementação devem ser feitas para alcançar objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como conformidade com o sistema relacionado e restrições relacionadas a negócios, que variarão de uma implemen- tação para outra. Além disso, será apreciado que tal esforço de de- senvolvimento pode ser complexo e consome tempo, mas, não obs- tante, seria uma rotina para os técnicos no assunto tendo o benefício da presente descrição. Além disso, em nenhum modo os seguintes exemplos serão lidos para limitar, ou definir o escopo da descrição.

[0012] Certas concretizações de acordo com a presente descrição podem ser direcionadas a um transportador do obstruidor de autotra- vamento e um sistema suspensor de revestimento abaixo do obstrui- dor utilizando um transportador do obstruidor de autotravamento.

[0013] Nos sistemas suspensores de revestimento, um par de des- lizadores (ou componente de deslizador único) é usado para assentar um suspensor de revestimento em uma posição axial dentro de um invólucro, e um obstruidor é usado para vedar o espaço anular entre o suspensor de revestimento e o invólucro de modo a isolar pressão dentro do anular. Em muitos sistemas suspensores de revestimento convencionais, o obstruidor está localizado acima (furo ascendente de) dos deslizadores. Contudo, outros sistemas suspensores de revesti- mento podem caracterizar um arranjo “abaixo do obstruidor”, em que o obstruidor está localizado abaixo (furo descendente de) dos deslizado- res. Os sistemas suspensores de revestimento abaixo do obstruidor podem fornecer impulso aumentado e classificações de colapso do corpo do suspensor de revestimento abaixo do elemento do obstruidor. Isto é porque quaisquer fendas e/ou ranhuras presentes no corpo do tubular do suspensor de revestimento estão localizadas próximas aos deslizadores, que estão acima do elemento do obstruidor. Estas fen- das e ranhuras diminuem a espessura do corpo do tubular, desse mo- do, reduzindo significantemente a classificação de pressão do suspen- sor de revestimento nesta posição. Pelo uso de um arranjo abaixo do obstruidor, o corpo do suspensor de revestimento tem uma espessura de parede aumentada em localizações abaixo do obstruidor, desse modo, maximizando o impulso e classificação de colapso do suspen- sor de revestimento ao longo das porções do corpo do suspensor de revestimento expostas às pressões mais altas.

[0014] O transportador do obstruidor de autotravamento descrito pode ser particularmente útil em um sistema suspensor de revestimen- to abaixo do obstruidor para maximizar o desempenho do elemento de vedação durante vários processos de furo descendente. O transporta- dor do obstruidor de autotravamento inclui um mecanismo de trava- mento integrado que trava o transportador do obstruidor diretamente ao cone do obstruidor após o elemento de vedação ser completamente assentado. O mecanismo de travamento integrado é projetado para eliminar a reação negativa no sistema suspensor de revestimento, aumentar a resistência de vibração, acomodar estiramento do revesti- mento, suportar cargas de bombeio, e tolerar movimento do revesti- mento, enquanto que mantendo a integridade da vedação.

[0015] Deve ser notado que, enquanto que o transportador do obs- truidor de autotravamento descrito é descrito com referência ao uso em um suspensor de revestimento abaixo do obstruidor, ele pode tam- bém set usado em várias outras aplicações onde um mecanismo de travamento superior é desejado, tal como um suspensor de revesti- mento convencional.

[0016] Voltando agora aos desenhos, a FIG. 1 é uma vista em cor- te transversal esquemática de um sistema suspensor de revestimento 10 em que o transportador do obstruidor de autotravamento descrito pode ser utilizado. A seção transversal ilustrada somente mostra o sis- tema suspensor de revestimento 10 em um lado de um eixo longitudi- nal 12. Será compreendido que o sistema suspensor de revestimento 10 e suas partes constituintes são geralmente tubulares e, portanto, se estendem todo o caminho ao redor do eixo 12.

[0017] Em geral, o sistema suspensor de revestimento 10 pode incluir um suspensor de revestimento 14, deslizadores inferiores 16, deslizadores superiores 18, e um conjunto obstruidor 20. O conjunto obstruidor 20 pode incluir um transportador do obstruidor de autotra-

vamento junto com uma vedação do obstruidor que veda um anular 22 entre o suspensor de revestimento 14 e um invólucro 24. O conjunto obstruidor 20 pode ser assentado e energizado contra um cone do obstruidor 25 do suspensor de revestimento 14. Conforme mostrado, o cone do obstruidor 25 pode incluir uma superfície frustocônica que se inclina radialmente para fora em uma direção do fundo do poço. O co- ne do obstruidor 25 pode ser integral com um corpo principal do sus- pensor de revestimento 14, ou pode ser um componente separado acoplado ao corpo principal do suspensor de revestimento 14. O con- junto obstruidor 20 será descrito em maiores detalhes abaixo com refe- rência às FIGS. 2 e 3.

[0018] Os deslizadores inferiores 16 podem ser assentados no anular 22 entre o suspensor de revestimento 14 e o invólucro 24 para impedir o suspensor de revestimento 14 se se mover axialmente para baixo relativo ao invólucro 24. Os deslizadores inferiores 16 podem incluir uma ou mais paredes internas frustocônicas 26. A(s) parede(s) interna(s) frustocônica(s) 26 dos deslizadores inferiores 16 se incli- na(m) radialmente para dentro em uma direção do fundo do poço para engatar uma ou mais superfícies frustocônicas complementares 28 no suspensor de revestimento 14. A(s) superfície(s) interna(s) frustocôni- ca(s) 26 dos deslizadores inferiores 16 podem incluir dentes formados na mesma. A(s) superfície(s) frustocônica(s) complementar(es) 28 do suspensor de revestimento 10 pode(m) ser integral com um corpo do suspensor de revestimento principal, ou pode(m) ser acoplado(s) ao lado externo do corpo do suspensor de revestimento principal. Os des- lizadores inferiores 16 podem incluir uma parede externa 30 com den- tes formados na mesma para agarrar uma superfície interna 32 do in- vólucro 24. A(s) parede(s) interna(s) frustocônica(s) 26 e dentes nos deslizadores inferiores 16 são orientadas tal que os deslizadores infe- riores 16, uma vez que assentados entre a(s) superfície(s) frustocôni-

ca(s) 28 do suspensor de revestimento 10, e a superfície interna 32 do invólucro 24, impedem o suspensor de revestimento 14 de se mover axialmente para baixo relativo ao invólucro 24.

[0019] Os deslizadores superiores 18 podem ser assentados no anular 22 entre o suspensor de revestimento 14 e o invólucro 24 para impedir o suspensor de revestimento 14 de se mover axialmente para cima relativo ao invólucro 24. Os deslizadores superiores 18 podem incluir uma ou mais paredes internas frustocônicas 34. A(s) parede(s) interna(s) frustocônica(s) 34 dos deslizadores superiores 18 se incli- na(m) radialmente para fora em uma direção do fundo do poço para engatar uma ou mais superfícies frustocônicas complementares 36 no suspensor de revestimento 14. A(s) parede(s) interna(s) frustocôni- ca(s) 34 dos deslizadores superiores 18 pode(m) incluir dentes forma- dos na(s) mesma(s). A(s) superfície(s) frustocônica(s) complemen- tar(es) 36 do suspensor de revestimento 10 pode(m) ser integral com um corpo do suspensor de revestimento principal, ou pode(m) ser acoplada(s) ao lado externo do corpo do suspensor de revestimento principal. Os deslizadores superiores 18 podem incluir uma parede ex- terna 38 com dentes formados na mesma para agarrar a superfície interna 32 do invólucro 24. A(s) parede(s) interna(s) frustocônica(s) 34 e dentes nos deslizadores superiores 18 são orientados tal que os deslizadores superiores 18, uma vez que assentados entre a(s) super- fície(s) frustocônica(s) 36 do suspensor de revestimento 10 e a super- fície interna 32 do invólucro 24, impedem o suspensor de revestimento 14 de se mover axialmente para cima relativo ao invólucro 24.

[0020] Deve ser notado que embora os deslizadores inferiores 16 e deslizadores superiores 18 sejam ilustrados e descritos como atuando separadamente dentro do sistema suspensor de revestimento 10, es- tes deslizadores 16 e 18 pode também serem combinados em um con- junto de deslizador bidirecional único. Em tal concretização, os desli-

zadores inferiores 16 e os deslizadores superiores 18 do conjunto de deslizador de bi-direção podem ser assentados, via o mesmo processo de atuação.

[0021] O sistema suspensor de revestimento ilustrado 10 é um sis- tema suspensor de revestimento abaixo do obstruidor. Isto significa que o sistema suspensor de revestimento 10 é disposto tal que o con- junto obstruidor 20 está localizado no furo (direção 40) de ambos os deslizadores inferiores 16 e os deslizadores superiores 18. Porções do suspensor de revestimento 14 que são projetadas para engatarem com os deslizadores inferiores e superiores 16 e 18 (por exemplo, cor- po do suspensor de revestimento e/ou superfícies frustocônicas 28 e 36) geralmente incluem fendas ou ranhuras formadas nas mesmas, que podem enfraquecer o suspensor de revestimento 14. O suspensor de revestimento 14 não pode suportar pressões tão altas que atuam nestas seções mais delgadas. Por posicionamento do conjunto obs- truidor 20 abaixo destas porções mais delgadas do suspensor de re- vestimento 14, uma porção (42) do suspensor de revestimento 14 lo- calizada abaixo do conjunto obstruidor 20 pode ser classificada para pressões mais altas do anular que seriam possíveis se os deslizadores inferiores e superiores 16 e 18 fossem posicionados abaixo do conjun- to obstruidor 20, visto que esta porção 42 não caracteriza fendas ou ranhuras.

[0022] A configuração abaixo do obstruidor do sistema suspensor de revestimento 10 permite que muito do corpo do suspensor de re- vestimento 14 seja equalizado de pressão na área acima do conjunto obstruidor 20 onde fendas e ranhuras estão presentes para os desli- zadores inferiores e superiores 16 e 18. O sistema suspensor de re- vestimento 10 caracteriza uma quantidade máxima de espessura de parede máxima do suspensor de revestimento 14 em e abaixo do con- junto obstruidor 20 (seção 42), desse modo, resultando em classifica-

ções mais altas do sistema. O transportador do obstruidor de autotra- vamento e conjunto obstruidor 20 aqui revelados podem ser particu- larmente úteis dentro do sistema suspensor de revestimentos 10 dis- posto em uma configuração abaixo do obstruidor, conforme mostrado na FIG. 1. Contudo, deve ser notado que o transportador do obstruidor de autotravamento descrito pode ser similarmente usado para estabe- lecer uma vedação anular em outras configurações de conjuntos de suspensor de revestimento, tais como suspensores de revestimento convencionais tendo o obstruidor posicionado acima dos deslizadores.

[0023] A FIG. 2 ilustra o conjunto obstruidor 20 localizado entre o suspensor de revestimento 14 e o invólucro 24 em maior detalhe. O conjunto obstruidor 20 pode incluir um elemento do obstruidor anular 110, e o elemento do obstruidor anular 110 pode incluir ambos um transportador do obstruidor 112 e um elemento do obstruidor de veda- ção 114. Conforme mostrado, pelo menos uma porção do elemento de vedação 114 pode ser formada integral com o transportador do obs- truidor 112. De acordo com as concretizações reveladas, o transporta- dor do obstruidor 112 compreende um transportador do obstruidor de autotravamento.

[0024] Conforme mostrado, o elemento do obstruidor anular 110 pode estar posicionado na extremidade inferior (fundo do poço) de uma luva do obstruidor 116, que pode estar posicionada na extremida- de inferior (fundo do poço) de um receptáculo de amarração (não mos- trado) antes do elemento do obstruidor 110 sendo trazido em engata- mento de vedação com o invólucro 24. Ranhuras ou roscas 118 ou conectores similares podem ser usados para interconectar o elemento do obstruidor 110 à luva do obstruidor 116. Um movimento axial da luva do obstruidor 116 e, desse modo, o elemento do obstruidor 110 em resposta a operação de assentamento do obstruidor empurra o elemento do obstruidor 110 para baixo relativo ao cone do obstruidor afilado 25 para expandir o elemento de vedação 114 em engatamento de vedação com o invólucro 24. Conforme mostrado, o cone do obs- truidor afilado 25 pode ser suportado em um corpo do suspensor de revestimento 120 do suspensor de revestimento 14. Em um ambiente onde o elemento do obstruidor 110 não é a vedação do suspensor de revestimento de topo, o elemento do obstruidor 110 pode ser suporta- do na extremidade de um atuador de vedação que substitui a luva do obstruidor ilustrada 116, e o corpo do suspensor de revestimento 120 pode ser um mandril do obstruidor ou outro tubular de transporte para posicionamento do elemento do obstruidor 110 em uma posição sele- cionada dentro do furo do poço.

[0025] A luva do obstruidor 116 do recipiente de amarração mos- trada na FIG. 2 representa uma porção inferior de uma luva do atua- dor, que impele o elemento do obstruidor 110 de uma posição de ope- ração de diâmetro reduzido para uma posição vedada ou ativada de diâmetro expandido. A força no fundo do poço a partir da luva do atua- dor pode também fazer com que o transportador do obstruidor de auto- travamento 112 trave o elemento do obstruidor 110 contra o cone do obstruidor 25. A luva do atuador pode, desse modo, aplicar uma força axial selecionada ao elemento do obstruidor 110 para assentar o con- junto obstruidor 20. O atuador pode ser seletivamente ativado por vá- rios mecanismos, incluindo ajustar o peso para baixo ou outra manipu- lação do tubular de transporte, e pode incluir movimento axial de um pistão em resposta à pressão de fluido, ou com ou sem tampões de gotejamento ou esferas para aumentar a pressão do fluido.

[0026] O elemento do obstruidor 110, conforme mostrado na FIG. 2 está em sua configuração original em que o diâmetro externo do elemento do obstruidor 110 é reduzido antes se ser vedado com o in- vólucro 24. O elemento do obstruidor 110 é expansível de modo que ele é movido descendentemente sobre o cone do obstruidor estacioná-

rio 25 para vedar contra o invólucro 24. O elemento do obstruidor 110 pode ser movido em engatamento de vedação seguro com o invólucro 24 por uma operação de assentamento, que inclui mover o elemento do obstruidor 110 axialmente com relação ao cone do obstruidor 25, preferivelmente do que movendo o cone com relação ao elemento do obstruidor estacionário. Esta operação de assentamento forma uma vedação segura com o invólucro 24 por permitir que as nervuras no elemento de vedação 114 flexionem ou deformem na forma do invólu- cro 24 durante a operação de assentamento.

[0027] Conforme mencionado acima, o elemento do obstruidor 110 incluu ambos o elemento de vedação 114 e um transportador do obs- truidor de autotravamento 112. O elemento de vedação 114 gera uma vedação de alta pressão entre o suspensor de revestimento 14 e o in- vólucro 24 após assentamento da vedação. O transportador do obs- truidor de autotravamento 112 inclui um mecanismo de travamento 122 que trava o elemento do obstruidor 110 ao cone do obstruidor 25 após o elemento de vedação 114 ter sido corretamente assentado na localização desejada. O transportador do obstruidor 112 pode também incluir as ranhuras ou roscas 118 ou outro conector usado para conec- tar o elemento do obstruidor 110 a uma luva de atuação. Somente após o elemento de vedação 114 ser engatado e vedando contra o invólucro 24, o mecanismo de travamento 122 ativa para travar o transportador do obstruidor 112 (e, desse modo, o elemento de veda- ção conectado 114) ao cone do obstruidor 25. O mecanismo de trava- mento 122 pode incluir um perfil de dente endurecido 124 em uma su- perfície radialmente interna do transportador do obstruidor 112, junto com um ou mais fusos de compressão 126 que se estendem de uma superfície radialmente externa do transportador do obstruidor 112. O perfil de dente endurecido 124 pode ser comprimido no cone do obs- truidor 25, via os fusos de compressão de diâmetro externo 126.

[0028] A FIG. 3 (com uma vista expandida na FIG. 3A) ilustra mais claramente o elemento do obstruidor completo 110, o transportador do obstruidor de autotravamento 112, e o mecanismo de travamento 122. O elemento do obstruidor 110 é mostrado posicionado contra o cone do obstruidor 25. O elemento do obstruidor 110 inclui o elemento de vedação 114 conforme mencionado acima. O elemento de vedação 114 pode incluir uma base de metal radialmente interna 210 projetada para deslizar sobre o cone do obstruidor 25 e flanges anulares ou ner- vuras 212 que se estendem radialmente para fora a partir da base 210. A base 210 é cilíndrica na forma, e pode ser relativamente delgada para facilitar expansão radial. A base 210 e as nervuras 212 geralmen- te formam uma operação da estrutura de metal que suporta corpos de vedação produzidos de borracha ou outro material resiliente/elasto- mérico. Na concretização ilustrada, o elemento de vedação 114 inclui corpos de vedação 214, 216, 218, e 220 providos entre as nervuras 212, tal que os lados superior e inferior de cada corpo de vedação es- tão em engatamento com uma respectiva nervura 212. Deve ser nota- do que o arranjo ilustrado de nervuras 212 e corpos de vedação 214, 216, 218, e 220 é meramente representativo; o elemento de vedação 114 pode incluir números diferentes de nervuras e corpos de vedação, dependendo das necessidades de vedação e materiais da montagem.

[0029] A base 210 e nervuras 212 são formadas de material tendo ductilidade suficiente para se expandir no anular entre o invólucro e o suspensor de revestimento. A porção de metal do elemento do obs- truidor 110, a saber, a base 210, nervuras 212, e transportador do obs- truidor de autotravamento 112, pode ser formada de material que é relativamente macio comparado a metais comumente associados com ferramentas de fundo de poço. Isto permite que o elemento do obstrui- dor 110 se expanda seguramente em engatamento de vedação com o invólucro a uma carga de assentamento reduzida.

[0030] As nervuras que se projetam radialmente 212 do elemento de vedação 114 podem cada serem substancialmente anguladas com relação a um plano perpendicular a um eixo longitudinal do elemento do obstruidor 110. Por exemplo, a linha de centro de cada nervura 212 pode ser angulada em excesso de 15 graus, ou mesmo 30 graus, rela- tiva a um plano 222 perpendicular ao eixo longitudinal do elemento do obstruidor 110. Embora as nervuras 212 possam ser levemente afila- das para tornarem-se mais delgadas movendo-se radialmente para fora, as nervuras 212 podem ter uma espessura axial substancialmen- te uniforme. A nervura 212B é mostrada na FIG. 3 em um ângulo 224 entre a linha de centro da nervura e o plano 222. Esta característica pode permitir que cada das nervuras 212 se expanda substancialmen- te à medida que o diâmetro do invólucro varia ou “cresça”, se em res- posta à pressão interna e/ou expansão térmica. Devido a capacidade das nervuras anguladas 212 flexionarem, contato metal-a-metal segu- ro pode ser mantido entre as extremidades das nervuras 212 e o invó- lucro (não mostrado).

[0031] A base 210 do elemento de vedação 114 pode incluir uma pluralidade de saliências que se projetam internamente 226. Estas sa- liências 226 ou contas no elemento de vedação 114 podem fornecer um engatamento de vedação metal-a-metal seguro com o cone do obstruidor 25. Estas saliências 226 fornecem altos pontos de tensão para formar uma vedação metal-a-metal segura. A vedação metal-a- metal entre a base 210 do elemento de vedação 114 e o cone do obs- truidor afilado 24 pode ser energizada à medida que a vedação do obstruidor é assentada, e pode incluir múltiplas vedações metal-a- metal anulares redundantes.

[0032] O elemento de vedação 114 pode incluir uma ou mais ve- dações elastoméricas resilientes 228 no diâmetro radialmente interno da base da vedação 210. Estas vedações elastoméricas 228 podem funcionar como vedações de segurança, visto que as saliências de metal espaçadas entre si 226 formam a vedação metal-a-metal entre o elemento de vedação 114 e o cone 25 uma vez que o elemento de ve- dação 114 está totalmente assentado.

[0033] Com a força de ajuste desejada aplicada ao elemento de vedação 114, o elemento de vedação 114 será empurrado abaixo da rampa do cone 25 de modo que as nervuras 212 vêm em engatamento metal-a-metal com o invólucro (não mostrado). As saliências de veda- ção de metal 226 entre o elemento de vedação 114 e o cone de acon- dicionamento 25 podem estar em contato neste ponto, mas não ener- gizadas. Quando a pressão de assentamento é aumentada, as nervu- ras 212 no elemento de vedação 114 podem ser flexionadas para den- tro à medida que elas são puxadas contra o invólucro. A alta força de ajuste comprimirá os corpos de vedação 214, 216, 218, e 220 entre as nervuras 212, e faz com que o diâmetro externo de cada corpo de ve- dação engate com vedação estanque com o invólucro. Esta alta força de ajuste também faz com que as saliências de metal 226 ao longo do diâmetro interno do elemento de vedação 114 forme uma vedação me- tal-a-metal segura com o cone do obstruidor 25. Sob esta carga, as saliências de metal 226 formam alta tensão localizada nos pontos on- de as saliências 226 engatam o cone 25 para alcançar uma vedação metal-a-metal segura. Uma barreira estanque à pressão de fluido se- gura, que pode ser ambas uma barreira de líquido e uma barreira de gás, é, desse modo, formada com alta confiabilidade sob várias tem- peraturas, pressões e condições de longevidade de vedação, devido à combinação das vedações elastoméricas e de metal.

[0034] Tendo descrito a porção do elemento de vedação 114 do elemento do obstruidor 110, uma descrição mais detalhada do trans- portador do obstruidor de autotravamento 112 descrito será agora for- necida. Conforme mencionado acima, o mecanismo de travamento

122 do transportador do obstruidor 112 inclui fusos de compressão de diâmetro externo 126 e um perfil de dente 124 formado ao longo do diâmetro interno de uma base de metal cilíndrica do transportador do obstruidor 112. Conforme mostrado, a base do transportador do obs- truidor pode ser a mesma como, uma extensão de, ou integral com a base de metal 210 do obstruidor-elemento de vedação 114.

[0035] O transportador do obstruidor de autotravamento 112 inclui o perfil de dente radialmente interno 124 formado ao longo da base de metal 210 e projetado para agarrar o cone do obstruidor 25 após o elemento de vedação 114 ter sido energizado. O transportador do obs- truidor de autotravamento 112 também inclui fusos de compressão anulares 126 que se estendem radialmente para fora a partir da base

210. Os fusos de compressão 126 geralmente se estendem da opera- ção da estrutura de metal da base 210 para fora para interagir direta- mente com o invólucro (não mostrado). Os fusos de compressão 126 são projetados para contatar diretamente o invólucro somente após as nervuras 212 e saliências 226 do elemento de vedação 114 terem pressão de contato suficiente contra o invólucro e cone do obstruidor 25, respectivamente, para manter uma vedação no interior do anular. O contato dos fusos de compressão 126 contra o invólucro pode fazer com que os fusos de compressão 126 alterne uma carga compressiva radial similar a suporte que força o perfil de dente interno 124 do transportador do obstruidor 112 a travar no cone do obstruidor 25.

[0036] Deve ser notado que o arranjo ilustrado dos fusos de com- pressão 126 é meramente representativo; o transportador do obstrui- dor de autotravamento 112 pode incluir números diferentes (por exem- plo, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, ou mais) de fusos de compressão 126, depen- dendo das necessidades de vedação e materiais da montagem.

[0037] Os fusos de compressão 126 do transportador do obstruidor 112 podem cada serem substancialmente angulados com relação a um plano perpendicular a um eixo longitudinal do elemento do obstrui- dor 110. Por exemplo, a linha de centro de cada fuso de compressão 126 pode ser angulada em excesso de 15 graus, ou mesmo 30 graus, relativa a um plano 270 perpendicular ao eixo longitudinal do elemento do obstruidor 110. Especificamente, cada dos fusos de compressão 126 pode ser angulado tal que eles se inclinam em uma direção do fundo do poço à medida que eles se estendem para fora a partir da base do transportador do obstruidor 112. O fuso de compressão 126C é mostrado na FIG. 3A em um ângulo 272 entre a linha de centro do fuso e o plano 270. Embora os fusos de compressão 126 possam ser levemente afilados para tornarem-se mais delgados movendo-se radi- almente para fora, os fusos de compressão 126 podem ter uma es- pessura axial substancialmente uniforme.

[0038] Em algumas concretizações, os fusos de compressão 126 podem se extenderem radialmente para fora uma distância adicional a partir da base 210 do que as nervuras 212 do elemento de vedação 114 se estendem. Em adição a ou em vista desta extensão radial au- mentada, a largura dos fusos de compressão 126 pode ser geralmente mais espessa do que aquela das nervuras 212, e a espessura total da base 210 na localização axial do transportador do obstruidor 112 pode ser geralmente maior do que a espessura total da base 210 na locali- zação axial do elemento de vedação 114. Todas destas característi- cas, sozinhas ou em combinação, podem aumentar a rigidez dos fusos de compressão 126 comparada às nervuras 212 que são projetadas para flexionarem em engatamento de vedação com o invólucro.

[0039] À medida que a força de ajuste é aplicada ao elemento de vedação 114, o transportador do obstruidor 112 será empurrado para baixo da rampa do cone do obstruidor 25 com o elemento de vedação fixado 114. Conforme discutido acima, esta força de ajuste atua para assentar o elemento de vedação 114 no interior do anular que forma uma barreira estanque à pressão de fluido, via as nervuras 212, cor- pos de vedação 214, 216, 218, e 220, e saliências 226. Após assen- tamento do elemento de vedação 114, a força de ajuste para baixo aplicada ao transportador do obstruidor 112 pode fazer com que os fusos de compressão 126 sejam trazidos em contato com o invólucro (não mostrado). Após carregamento, os fusos de compressão 126 po- dem ser impulsionados contra a superfície interna do invólucro. Desde que os fusos 126 são relativamente espessos, eles não colapsam em engatamento adicional com a parede do invólucro conforme as nervu- ras 212 do elemento de vedação 114 fazem. Ao invés, as extremida- des distais dos fusos de compressão 126 são alternadas em uma dire- ção ascendente, via a força de reação a partir do invólucro que atua nos fusos 126 em uma direção do furo ascendente (setas 274). Este movimento dos fusos de compressão 126 faz com que os fusos flexio- nem na direção do furo ascendente, de sua orientação inclinada des- cendente original para uma que é mais próxima em orientação ao pla- no perpendicular 270. À medida que o transportador do obstruidor 112 é relativamente rígido, este movimento dos fusos de compressão simi- lares à suporte 126 gera uma força de compressão radialmente (setas 276) através da base 210 e em direção ao diâmetro interno da base

210. Esta força de compressão, por último, comprime o perfil de dente 124 em engatamento de travamento com o cone do obstruidor 25. Como tal, a aplicação da força de ajuste ao transportador do obstruidor 112 e elemento de vedação fixado 114 efetivamente trava o transpor- tador do obstruidor 112 contra o cone do obstruidor 25 após ativação da vedação anular estanque à fluido, via o elemento de vedação 114.

[0040] O perfil de dente 124 de diâmetro interno na base do trans- portador do obstruidor pode incluir filas de dentes endurecidos para assegurar sua capacidade de assentar em e travar contra o cone do obstruidor 25. Os dentes do perfil de dente 124 podem ser orientados em uma inclinação, conforme mostrado, tal que o transportador do obstruidor 112 é mais facilmente capaz de mover o fundo do poço rela- tivo ao cone do obstruidor 25 do que o furo ascendente relativo ao co- ne do obstruidor 25. Isto é, o perfil de dente 124 é capaz de agarrar o cone do obstruidor 25 à medida que o transportador do obstruidor 112 se mova contra o cone do obstruidor 25 em uma direção axial e desli- ze o cone do obstruidor 25 à medida que ele se move ao longo do co- ne do obstruidor 25 em uma direção axial oposta. A orientação inclina- da do perfil de dente 124 é particularmente útil à medida que ela não evita a capacidade do transportador do obstruidor 112 se deslocar ao longo do cone do obstruidor 25 durante o assentamento do elemento de vedação 114. Contudo, uma vez que o elemento de vedação 114 é assentado e o perfil de dente 124 do transportador do obstruidor 112 é travado no lugar, o cone do obstruidor 25 e transportador do obstruidor 112 serão conjugados entre si, impedindo todo movimento relativo en- tre o cone do obstruidor 25 e o transportador do obstruidor 112/elemento de vedação 114.

[0041] Um ou ambos dos fusos de compressão 126 de diâmetro externo e o perfil de dente 124 de diâmetro interno do transportador do obstruidor 112 podem ter fendas 278 e 280, respectivamente, forma- das nos mesmos. Tais fendas 278 e 280 podem ser orientadas em uma direção axial (isto é, paralela ao eixo do elemento do obstruidor 110). As fendas 278 e 280 são ilustradas nas FIGS. 3 e 3A, via linhas tracejadas que se estendem através destas porções do transportador do obstruidor 112. Os fusos de compressão 126 podem incluir um con- junto de múltiplas fendas 278 formadas através destes que são circun- ferencialmente espaçadas entre si sobre o eixo do elemento do obs- truidor 110. O perfil de dente 124 pode também incluir um conjunto de múltiplas fendas 280 formadas através destes que são circunferenci- almente espaçadas entre si sobre o eixo do elemento do obstruidor

110. As fendas 278 e 280 formadas através dos fusos de compressão 126, e o perfil de dente 124 pode reduzir a força requerida para ex- pandir o elemento de vedação 114 em engatamento de vedação entre o cone do obstruidor 25 e o invólucro. As fendas 278 e 280 podem também assegurar que nenhuma bolsa de pressão retida é criada du- rante o assentamento do elemento do obstruidor 110. Isto permitirá que o elemento de vedação 114 permaneça energizado durante ope- rações do fundo do poço.

[0042] O travamento do transportador do obstruidor 112 diretamen- te ao cone do obstruidor 25, via o mecanismo de travamento 122 aqui descrito, ajuda a eliminar reação negativa no interior do sistema do obstruidor enquanto que travando o obstruidor ao cone 25. O meca- nismo de travamento 122 permite que o elemento de vedação metal a metal 114 se desloque desde o começo ao longo do cone do obstrui- dor 25 até que um destino de vedação final seja alcançado. O meca- nismo de travamento descrito 122 não interrompe ou muda esta posi- ção de vedação, enquanto que o transportador do obstruidor 112 está sendo travado ao cone 25, visto que ele não conta com um mecanis- mo de travamento independente (tal como um anel de trava) com um acúmulo de tolerância independente. O mecanismo de travamento 122 que trava o elemento de vedação 114 ao cone do obstruidor 25 pode também aumentar a capacidade do sistema suportar pressões de bombeio.

[0043] O transportador do obstruidor de autotravamento 112 des- crito pode aumentar a resistência de vibração do elemento do obstrui- dor 110 por travamento do elemento de vedação 114 relativo ao cone do obstruidor 25. Este aumento na resistência de vibração é importan- te para manutenção de vedações do fundo do poço à medida que elas são regularmente submetidas a movimento oscilatório como parte das operações de fundo do poço dia a dia, tais como perfuração, produ-

ção, “fracking”, etc.

[0044] O mecanismo de travamento 122 descrito também capacita o transportador do obstruidor 112 e o cone do obstruidor 25 a se mo- verem como uma única unidade. Comprimentos mais longos de invó- lucro, pesos mais pesados, e temperaturas de fundo do poço mais al- tas têm aumentado a quantidade de elasticidade que um corpo do suspensor de revestimento pode ser submetido. Nos suspensores de revestimento abaixo do obstruidor, esta elasticidade será transferida através da porção do sistema suspensor de revestimento adjacente ao conjunto obstruidor 20, visto que não existem deslizamentos localiza- dos imediatamente abaixo do conjunto obstruidor 20 para manter esta porção do suspensor de revestimento em movimento. A conjugação do transportador do obstruidor 112 ao cone do obstruidor 25, via o meca- nismo de travamento integrado 122, pode impedir qualquer separação entre os dois componentes (transportador do obstruidor 112 e cone 25), enquanto que permite movimento relativo entre a vedação do obs- truidor e o invólucro de sede. Isto capacitará o sistema a tolerar o mo- vimento axial, enquanto que vedando a integridade nas configurações do suspensor de revestimento abaixo do obstruidor.

[0045] Conforme discutido no comprimento acima, o sistema des- crito inclui um transportador do obstruidor de autotravamento 112, que pode ser particularmente útil em uma montagem de suspensor de re- vestimento abaixo do obstruidor, por exemplo, conforme mostrado na FIG. 1. O sistema suspensor de revestimento abaixo do obstruidor 10 permite que os deslizadores inferiores 16, os deslizadores superiores 18, e todas as suas características de suporte, sejam substituídos acima do transportador do obstruidor onde o sistema é equalizado por pressão. Além disso, isto permite a máxima quantidade de espessura de parede do corpo em e abaixo do conjunto obstruidor 20, desse mo- do, resultando em classificações mais altas do sistema. Voltando à

FIG. 3, o transportador do obstruidor de autotravamento inclui um me- canismo de travamento integrado 122 que caracteriza fusos de com- pressão 126 de diâmetro externo que são usados para transmitir uma carga radial ao perfil de dentes endurecidos 124 de diâmetro interno para a proposta de travar mecanicamente o transportador do obstrui- dor 112 ao cone do obstruidor 25 após o elemento de vedação 114 ter sido assentado com pressão de contato suficiente para formar uma vedação estanque à fluido. O transportador do obstruidor de autotra- vamento 112, quando usado em conjunto com um sistema suspensor de revestimento abaixo do obstruidor (por exemplo, 10 da FIG. 1), po- de fornecer um sistema que tem ambos a confiabilidade de vedação de um suspensor de revestimento convencional, bem como as altas classificações de pressão de um suspensor de revestimento expansí- vel.

[0046] Embora a presente descrição e suas vantagens tenham si- do descritas em detalhe, deve ser compreendido que várias mudan- ças, substituições e alterações podem serem feitas aqui sem fugir do espírito e escopo da descrição conforme definida pelas reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto obstruidor de autotravamento, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de vedação para vedação de um espaço anu- lar entre um cone do obstruidor e um tubular externo; um transportador do obstruidor acoplado ao elemento de vedação, no qual o transportador do obstruidor compreende: uma base cilíndrica; um ou mais fusos de compressão que se estendem radial- mente para fora de um diâmetro externo da base cilíndrica; e um perfil de dente formado ao longo de um diâmetro interno da base cilíndrica para travamento do transportador do obstruidor ao cone do obstruidor.

2. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais fusos de compressão cada se estendem radialmente para fora da base cilíndri- ca em um ângulo relativo a um plano perpendicular a um eixo longitu- dinal do transportador do obstruidor.

3. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo é maior do que aproximadamente 15 graus orientado em uma direção do fundo do poço relativa ao plano perpendicular ao eixo longitudinal.

4. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais fusos de compressão são configurados para se moverem de uma primeira ori- entação relativa a um eixo longitudinal do transportador do obstruidor para uma segunda orientação em resposta a uma força de contato a partir do tubular externo, no qual este movimento dos fusos de com- pressão transmite uma força de compressão através da base cilíndrica que empurra o perfil de dente em engatamento de travamento com o cone do obstruidor.

5. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação compreende uma estrutura de metal que é integral com a base cilíndri- ca do transportador do obstruidor.

6. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação compreende: uma base cilíndrica; uma pluralidade de nervuras que se estendem radialmente para fora a partir de um diâmetro externo da base cilíndrica; um ou mais corpos de vedação elastoméricos dispostos en- tre nervuras adjacentes; e uma pluralidade de saliências que se projetam radialmente para dentro de um diâmetro interno da base cilíndrica.

7. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o um ou mais fusos de compressão cada têm uma seção transversal axial mais espessa do que as nervuras do elemento de vedação.

8. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o perfil de dente com- preende uma pluralidade de dentes endurecidos.

9. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o perfil de dente com- preende uma pluralidade de dentes que são orientados em uma incli- nação tal que o perfil de dente que agarra o cone do obstruidor é uma direção axial e desliza o cone do obstruidor em uma direção axial oposta.

10. Conjunto obstruidor de autotravamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma ou mais fendas são formadas em uma direção axial através dos fusos de compressão, do perfil de dente, ou ambos.

11. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema suspensor de revestimento com um cone do obstruidor; deslizadores inferiores dispostos em um anular entre o sis- tema suspensor de revestimento e um invólucro para impedir o siste- ma suspensor de revestimento de se mover axialmente para baixo re- lativo ao invólucro; deslizadores superiores dispostos no anular entre o sistema suspensor de revestimento e o invólucro para impedir o sistema sus- pensor de revestimento de se mover axialmente para cima relativo ao invólucro; e um conjunto obstruidor para vedação entre o cone do obs- truidor e o invólucro, no qual o conjunto obstruidor compreende: um elemento de vedação que gera uma vedação estanque à fluido entre o cone do obstruidor e o invólucro; e um transportador do obstruidor de autotravamento acoplado ao elemento de vedação, no qual o transportador do obstruidor com- preende um mecanismo de travamento que trava o transportador do obstruidor e o elemento de vedação em uma posição relativa ao cone do obstruidor após o elemento de vedação gerar a vedação.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que o mecanismo de travamento compreende: um ou mais fusos de compressão que se estendem radial- mente para fora de um diâmetro externo de uma base cilíndrica do transportador do obstruidor; e um perfil de dente formado ao longo de um diâmetro interno da base cilíndrica para travamento do transportador do obstruidor dire- tamente ao cone do obstruidor.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracteriza- do pelo fato de que o um ou mais fusos de compressão são configura- dos para se moverem de uma primeira orientação relativa a um eixo longitudinal do transportador do obstruidor para uma segunda orienta- ção em resposta a uma força de contato a partir do invólucro, no qual este movimento dos fusos de compressão transmite uma força de compressão através da base cilíndrica que empurra o perfil de dente em engatamento de travamento com o cone do obstruidor.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracteriza- do pelo fato de que uma ou mais fendas são formadas em uma dire- ção axial através dos fusos de compressão, do perfil de dente, ou am- bos.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que o elemento de vedação compreende: uma base cilíndrica; uma pluralidade de nervuras que se estendem radialmente para fora de um diâmetro externo da base cilíndrica; um ou mais corpos de vedação elastoméricos dispostos en- tre nervuras adjacentes; e uma pluralidade de saliências que se projetam radialmente para dentro de um diâmetro interno da base cilíndrica.

16. Método, caracterizado pelo fato de que compreender: aplicar uma força de ajuste a um conjunto obstruidor com- preendendo um elemento de vedação e um transportador do obstrui- dor de autotravamento; abaixar o conjunto obstruidor abaixo de um cone do obs- truidor em resposta à força de ajuste; gerar uma vedação estanque à fluido entre o cone do obs- truidor e um tubular externo, via o elemento de vedação em resposta à força de ajuste; e travar o transportador do obstruidor ao cone do obstruidor, via um mecanismo de travamento do transportador do obstruidor em resposta à força de ajuste, após geração da vedação estanque à flui- do.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracteriza- do pelo fato de que o travamento do transportador do obstruidor ao cone do obstruidor compreende: contatar um ou mais fusos de compressão que se esten- dem radialmente para fora do transportador do obstruidor, via o tubular externo à medida que o transportador do obstruidor se move para bai- xo do cone do obstruidor; mover o um ou mais fusos de compressão de uma primeira orientação relativa a um plano perpendicular a um eixo longitudinal do transportador do obstruidor para uma segunda orientação; transmitir uma força de compressão radialmente a partir dos fusos de compressão através do transportador do obstruidor; e agarrar o cone do obstruidor, via um perfil de dente dispos- to em um diâmetro interno do transportador do obstruidor em resposta à força de compressão.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracteriza- do pelo fato de que compreende ainda impedir a pressão de tornar-se retida no interior do conjunto obstruidor durante travamento do trans- portador do obstruidor, via fendas formadas através dos fusos de compressão, do perfil de dente, ou ambos.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracteriza- do pelo fato de que compreende ainda manter o elemento de vedação em posição relativo ao cone do obstruidor à medida que um suspensor de revestimento tendo o cone do obstruidor se move relativo ao tubular externo.

20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracteriza-

do pelo fato de que compreende ainda assentar os deslizadores inferi- ores e deslizadores superiores de um sistema suspensor de revesti- mento tendo o cone do obstruidor para impedir o sistema suspensor de revestimento de se mover para baixo e para cima, respectivamente, relativo ao tubular externo, no qual o conjunto obstruidor está localiza- do axialmente no fundo do poço a partir dos deslizadores inferiores e superiores.