BR112020019694A2

BR112020019694A2 - Sistema de obturação de subsuperfície

Info

Publication number: BR112020019694A2
Application number: BR112020019694-0A
Authority: BR
Inventors: Johnny BÅRDSEN; Frode STRØMSVIK
Original assignee: Welltec Oilfield Solutions Ag
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2021-01-05
Also published as: MX2020009988A; AU2019250350A1; EP3775477B1; DK3775477T3; AU2019250350B2; US10837255B2; WO2019197457A1; US20190316437A1; EP3775477A1; CN111902603A; CA3095678A1

Abstract

a presente invenção refere-se a sistema de obturação de subsuperfície para vedar zona danificada em estrutura de metal tubular de poço com topo, compreendendo: montagem de obturação com primeira extremidade, segunda extremidade mais perto do topo, superfície interna, primeira e segunda barreiras anulares expansíveis hidraulicamente, montagem de ferramenta de subsuperfície com ferramenta de implantação operada hidraulicamente para conectar a montagem de ferramenta à segunda extremidade da montagem de obturação, a montagem de ferramenta com primeira unidade de vedação arranjada acima da primeira e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente para vedar a superfície interna da montagem de obturação, e unidade de fechamento para fechar a primeira extremidade da montagem de obturação, a montagem de ferramenta com dispositivo de vedação acima da ferramenta de implantação e da primeira unidade de vedação, com elemento de vedação anular com primeiro diâmetro externo em primeira condição e segundo diâmetro externo maior que o primeiro em segunda condição para vedar superfície interna da estrutura de metal tubular de poço, o dispositivo com canal de fluido para conectar interior da montagem de obturação com estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação na segunda condição para expandir a primeira e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente. a invenção refere-se a sistema de poço de subsuperfície e a método de reparação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE OBTURAÇÃO DE SUBSUPERFÍCIE". Descrição

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de obturação de subsuperfície para vedar uma zona danificada em uma estrutura de metal tubular de poço em um poço tendo um topo, compreendendo uma montagem de obturação tendo uma primeira extremidade, uma segunda extremidade mais perto do topo, uma superfície interna, uma primeira barreira anular expansível hidraulicamente e uma segunda barreira anular expansível hidraulicamente, e uma montagem de ferramenta de subsuperfície tendo uma ferramenta de implantação operada hidraulicamente para conectar de modo liberável a montagem de ferramenta de subsuperfície à segunda extremidade da montagem de obturação, a montagem de ferramenta de subsuperfície compreendendo adicionalmente uma primeira unidade de vedação arranjada acima da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente e configurada para vedar contra a superfície interna da montagem de obturação. Finalmente, a invenção diz respeito a um sistema de poço de subsuperfície e a um método de reparação.

[002] Quando um poço começa a produzir água demais, um dispositivo de obturação é posicionado para vedar a zona produzindo água. A produção de água pode vir de uma penetração de água na zona de produção, isto é, a água entra através de perfurações ou de válvulas de produção. A produção de água também pode vir de uma zona danificada de outro modo, isto é, um vazamento ou deterioração na parede do revestimento de produção/revestimento vedador. Vazamentos ou deteriorações também podem ocorrer no revestimento de produção acima do obturador principal, e muitos dispositivos de obturação, portanto, são posicionados dentro do revestimento de produção acima do obturador principal a fim de manter integridade de poço. Dispositivos de obturação conhecidos são posicionados por meio de tubo de perfuração ou de tubulação flexível contínua onde o dispositivo de obturação é conectado à extremidade da tubulação ou tubo e a pressão para posicionar o dispositivo de obturação é aplicada através da tubulação flexível contínua ou do tubo de perfuração se estendendo da superfície.

[003] Um objetivo da presente invenção é superar totalmente ou parcialmente as desvantagens e inconvenientes mencionados acima da técnica anterior. Mais especificamente, um objetivo é fornecer um sistema de obturação de subsuperfície aperfeiçoado para vedar uma zona danificada em uma estrutura de metal tubular de poço em um poço com um custo mais baixo e/ou durante um período de tempo menor.

[004] Os objetivos indicados acima, juntamente com inúmeros outros objetivos, vantagens e recursos, os quais se tornarão evidentes a partir da descrição a seguir, são alcançados por uma solução de acordo com a presente invenção por meio de um sistema de obturação de subsuperfície para vedar uma zona danificada em uma estrutura de metal tubular de poço em um poço tendo um topo, compreendendo: - uma montagem de obturação tendo uma primeira extremidade, uma segunda extremidade mais perto do topo, uma superfície interna, uma primeira barreira anular expansível hidraulicamente e uma segunda barreira anular expansível hidraulicamente, - uma montagem de ferramenta de subsuperfície tendo uma ferramenta de implantação operada hidraulicamente para conectar de modo liberável a montagem de ferramenta de subsuperfície à segunda extremidade da montagem de obturação, a montagem de ferramenta de subsuperfície compreendendo adicionalmente uma primeira unidade de vedação arranjada acima da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente, e configurada para vedar contra a superfície interna da montagem de obturação, e - uma unidade de fechamento configurada para fechar a primeira extremidade da montagem de obturação, em que a montagem de ferramenta de subsuperfície compreende adicionalmente um dispositivo de vedação arranjado acima da ferramenta de implantação e da primeira unidade de vedação, o dispositivo de vedação tem um elemento de vedação anular tendo um primeiro diâmetro externo em uma primeira condição e um segundo diâmetro externo sendo maior que o primeiro diâmetro externo em uma segunda condição para vedar contra uma superfície interna da estrutura de metal tubular de poço, o dispositivo de vedação compreende um canal de fluido configurado para conectar de forma fluídica um interior da montagem de obturação com a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação ao ficar na segunda condição para expandir a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

[005] Em uma modalidade, o dispositivo de vedação pode compreender um canal de fluido se estendendo de uma superfície externa do dispositivo de vedação para um interior da montagem de obturação.

[006] Em uma outra modalidade, o dispositivo de vedação pode ter uma primeira extremidade mais perto do topo e uma segunda extremidade mais perto da montagem de obturação, e o canal de fluido pode se estender da primeira extremidade para o interior da montagem de obturação.

[007] Além disso, o dispositivo de vedação pode vedar contra a superfície interna da estrutura de metal tubular de poço acima da montagem de obturação na direção do topo na segunda condição.

[008] Em uma outra modalidade, o dispositivo de vedação pode ser operado eletricamente por meio de um cabo de aço tal como uma linha elétrica.

[009] Além disso, o dispositivo de vedação pode ser operado eletricamente e alimentado por uma bateria conectada ao dispositivo de vedação.

[010] Também, o dispositivo de vedação pode ser alimentado eletricamente por meio de um cabo elétrico.

[011] Adicionalmente, a ferramenta de implantação pode ser configurada para ser liberada acima de uma certa pressão ou por meio de um fluxo de fluido.

[012] Por fluxo de fluido é pretendido indicar um certo fluxo através da ferramenta de implantação operada hidraulicamente que ativa a liberação do encaixe de ferramenta de implantação com a montagem de obturação.

[013] A ferramenta de implantação pode compreender uma parte de base tubular e um pistão tubular circundante, a parte de base tubular e o pistão tubular definem um espaço expansível e a parte de base tubular tem uma abertura fornecendo comunicação de fluido entre um interior da parte de base tubular e o espaço expansível.

[014] Além disso, o pistão tubular pode ser conectado com elementos de encaixe retráteis, e a parte de base tubular compreende pelo menos um entalhe para receber os elementos de encaixe retráteis.

[015] Adicionalmente, a superfície interna da montagem de obturação pode compreender na segunda extremidade uma ranhura para encaixe com os elementos de encaixe.

[016] Os ditos elementos de encaixe podem ter uma projeção para encaixe com a ranhura da montagem de obturação.

[017] Também, a ferramenta de implantação pode compreender uma unidade de cisalhamento conectando a parte de base tubular e o pistão tubular, de maneira que ao cisalhar a unidade de cisalhamento o pistão tubular pode deslocar em relação à parte de base tubular.

[018] Além disso, a ferramenta de implantação pode compreender uma mola circundando a parte de base tubular.

[019] Adicionalmente, a unidade de fechamento pode ser um tampão, uma sede de esfera de cisalhamento ou um disco de ruptura arranjado na primeira extremidade da montagem de obturação.

[020] Também, o tampão pode ser um tampão de vidro.

[021] A sede de esfera de cisalhamento pode ser uma sede de esfera móvel que é móvel de uma primeira posição para uma segunda posição quando um pino de cisalhamento é cisalhado, abrindo para comunicação de fluido entre o interior da ferramenta e a estrutura de metal tubular de poço através de uma abertura de ferramenta.

[022] Além disso, a montagem de ferramenta de subsuperfície pode compreender a unidade de fechamento, a montagem de ferramenta de subsuperfície pode compreender adicionalmente uma seção tubular se estendendo abaixo da primeira unidade de vedação, a unidade de fechamento pode compreender uma extremidade fechada da seção tubular e uma segunda unidade de vedação arranjada abaixo da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

[023] Além disso, a seção tubular pode ter pelo menos uma abertura entre a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

[024] Adicionalmente, a montagem de obturação pode compreender pelo menos um centralizador.

[025] Adicionalmente, a superfície interna da montagem de obturação pode compreender uma seção polida para ficar em contato com a unidade de vedação para aprimorar a vedação entre elas.

[026] O dispositivo de vedação pode compreender um motor elétrico para operar o elemento de vedação entre o primeiro diâmetro externo e o segundo diâmetro externo.

[027] Além disso, o motor elétrico pode ser alimentado por uma bateria.

[028] Também, a ferramenta de implantação pode compreender elementos de encaixe para encaixar com a superfície interna da montagem de obturação na segunda extremidade.

[029] Cada uma de a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente pode compreender uma luva de metal expansível.

[030] Cada uma das ditas luvas de metal expansíveis pode ter uma superfície de luva externa configurada para ficar em contato com a superfície interna da estrutura de metal tubular de poço, as superfícies de luvas externas compreendem uma vedação.

[031] Além disso, a ferramenta de implantação pode compreender um arranjo à prova de falhas configurado para manter os elementos de encaixe em encaixe com a montagem de obturação em uma primeira posição e em uma pressão predeterminada para deslocarem para uma segunda posição na qual os elementos de encaixe podem ficar liberados do encaixe com a montagem de obturação.

[032] Adicionalmente, o arranjo à prova de falhas pode compreender um elemento quebrável.

[033] O arranjo à prova de falhas pode compreender um pistão tubular móvel da primeira posição para a segunda posição da ferramenta de implantação quando influenciado por uma pressão acima de uma certa pressão.

[034] O sistema de poço de subsuperfície pode compreender adicionalmente: - uma estrutura de metal tubular de poço tendo um topo e uma zona danificada,

- um sistema de obturação de subsuperfície, tal como descrito acima, configurado para ser arranjado oposto à zona danificada para arranjar uma montagem de obturação sobre a zona danificada, e - uma bomba arranjada no topo da estrutura de metal tubular de poço configurada para pressurizar a estrutura de metal tubular de poço.

[035] Também, um método de reparação de acordo com a presente invenção pode compreender: - detectar uma zona danificada de uma estrutura de metal tubular de poço, - arranjar um sistema de obturação de subsuperfície oposto à zona danificada, - ativar o elemento de vedação anular do dispositivo de vedação, - pressurizar a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação, - expandir a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente por meio do canal de fluido do dispositivo de vedação para isolar a zona danificada, - desativar o elemento de vedação anular do dispositivo de vedação, - liberar a ferramenta de implantação da montagem de obturação, e - remover a montagem de ferramenta de subsuperfície da estrutura de metal tubular de poço.

[036] Adicionalmente, o dispositivo de vedação pode ser operado eletricamente por meio de um cabo de aço, tal como uma linha elétrica.

[037] Adicionalmente, no método de reparação de acordo com a presente invenção a estrutura de metal tubular de poço pode ser pressurizada para acima de uma certa pressão ou pressão predeterminada, pela qual a ferramenta de implantação é liberada da montagem de obturação.

[038] 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 modalidades não limitativas e em que:

[039] A Figura 1 mostra uma vista parcialmente seccional transversal de um sistema de obturação de subsuperfície tendo uma montagem de obturação não fixada;

[040] A Figura 2 mostra uma vista parcialmente seccional transversal do sistema de obturação de subsuperfície da Figura 1 em que a montagem de obturação foi fixada;

[041] A Figura 3A mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma montagem de obturação;

[042] A Figura 3B mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma montagem de ferramenta de subsuperfície;

[043] A Figura 4A mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma outra montagem de obturação;

[044] A Figura 4B mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma outra montagem de ferramenta de subsuperfície;

[045] A Figura 5A mostra uma vista seccional transversal de uma ferramenta de implantação operada hidraulicamente estando em encaixe com a montagem de obturação;

[046] A Figura 5B mostra uma vista seccional transversal da ferramenta de implantação operada hidraulicamente da Figura 5A em que a pressão hidráulica ativou a ferramenta de tal maneira que a ferramenta está livre para deslocar para longe da montagem de obturação;

[047] A Figura 5C mostra uma vista seccional transversal da ferramenta de implantação operada hidraulicamente da Figura 5A em que a ferramenta está desencaixada da montagem de obturação;

[048] A Figura 6 mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma outra montagem de ferramenta de subsuperfície;

[049] As Figuras 7A e 7B mostram uma vista seccional transversal de outras barreiras anulares expansíveis hidraulicamente;

[050] A Figura 8 mostra uma vista seccional transversal de uma outra barreira anular expansível hidraulicamente;

[051] A Figura 9 mostra uma vista seccional transversal de uma outra montagem de obturação em uma condição expandida e fixada;

[052] A Figura 10 mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma outra barreira anular expansível hidraulicamente tendo um elemento de vedação com antiextrusão;

[053] A Figura 11 mostra uma vista parcialmente seccional transversal de uma outra barreira anular expansível hidraulicamente tendo um elemento de vedação capaz de suportar temperaturas altas e tendo um espaço anular entre a parte de metal tubular e a luva de metal expansível; e

[054] A Figura 12 mostra uma vista seccional transversal de uma outra montagem de obturação em uma condição não expandida e não fixada.

[055] Todas as Figuras são altamente esquemáticas e não estão necessariamente em escala, e elas mostram somente aquelas partes que são necessárias a fim de esclarecer a invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

[056] A Figura 1 mostra um sistema de obturação de subsuperfície 100 para vedar uma zona danificada 7 em uma estrutura de metal tubular de poço 1 em um poço 2. A estrutura de metal tubular de poço se estende de um topo 3 do poço ou fica suspensa em uma outra estrutura de metal tubular de poço mais perto do topo. O sistema de obturação de subsuperfície 100 compreende uma montagem de obturação 10 tendo uma primeira extremidade 11, uma segunda extremidade 12 mais perto do topo, uma superfície interna 14, uma primeira barreira anular expansível hidraulicamente 15, 15A e uma segunda barreira anular expansível hidraulicamente 15, 15B.

As barreiras anulares expansíveis hidraulicamente são arranjadas e expandidas em cada lado da zona danificada 7 a fim de vedar contra a superfície interna 4 da estrutura de metal tubular de poço, e com a parte tubular 72 se estendendo sobre a zona entre as barreiras anulares expansíveis hidraulicamente a zona danificada é vedada.

O sistema de obturação de subsuperfície 100 compreende adicionalmente uma montagem de ferramenta de subsuperfície 20 para posicionar a montagem de obturação oposta e vedando a zona danificada.

A montagem de ferramenta de subsuperfície 20 tem uma ferramenta de implantação operada hidraulicamente 21 para conectar de modo liberável a montagem de ferramenta de subsuperfície à segunda extremidade da montagem de obturação.

A montagem de ferramenta de subsuperfície compreende adicionalmente uma primeira unidade de vedação 22 para vedar contra a superfície interna 14 da montagem de obturação 10. A primeira unidade de vedação 22 é arranjada acima de ambas de a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

O sistema de obturação de subsuperfície 100 compreende adicionalmente uma unidade de fechamento 30 configurada para fechar a primeira extremidade da montagem de obturação e juntamente com a primeira unidade de vedação 22 isolam um espaço anular 73 entre a montagem de ferramenta 20 e a montagem de obturação a fim de expandir as barreiras anulares.

A montagem de ferramenta de subsuperfície 20 compreende adicionalmente um dispositivo de vedação 23 arranjado acima da ferramenta de implantação 21 e da primeira unidade de vedação. O dispositivo de vedação 23 tem um elemento de vedação anular 24 tendo um primeiro diâmetro externo OD1 em uma primeira condição, tal como mostrado na Figura 1, e um segundo diâmetro externo OD2 em uma segunda condição, tal como mostrado na Figura

2. O segundo diâmetro externo OD2 é maior que o primeiro diâmetro externo para vedar contra uma superfície interna 4 da estrutura de metal tubular de poço acima da montagem de obturação na direção do topo na segunda condição. O dispositivo de vedação 23 compreende um canal de fluido 25 configurado para conectar de forma fluídica um interior 17 da montagem de obturação, por meio da montagem de ferramenta, com a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação quando o dispositivo de vedação 23 está na segunda condição para expandir a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

[057] O dispositivo de vedação compreende o canal de fluido 25 que se estende de uma superfície externa 32 do dispositivo de vedação para um interior 17 da montagem de obturação.

[058] O dispositivo de vedação tem uma primeira extremidade 31 mais perto do topo e uma segunda extremidade 35 mais perto da montagem de obturação, o canal de fluido se estendendo da primeira extremidade para o interior 17 da montagem de obturação.

[059] A montagem de ferramenta de subsuperfície 20 é abaixada e operada por meio de um cabo de aço 5 e o dispositivo de vedação é operado eletricamente por meio do cabo de aço 5, tal como uma linha elétrica. O dispositivo de vedação é alimentado eletricamente por meio de um cabo de aço/linha elétrica. O dispositivo de vedação da Figura 1 é também liberado eletricamente, mas um outro dispositivo de vedação pode ser recuperado por uma ferramenta de puxar ou ferramenta similar puxando ou empurrando o topo da montagem de ferramenta de subsuperfície 20.

[060] Em operações de técnica anterior, dispositivos de obturação são posicionados por meio de tubulação flexível contínua ou de tubo de perfuração, o que gasta um tempo maior para execução, e assim a montagem de ferramenta de subsuperfície operada com cabo de aço torna possível arranjar e posicionar o dispositivo de obturação com um custo de economia de tempo significativamente menor, e a produção pode continuar após um tempo de reparação menor que aquele com sistemas conhecidos.

[061] A montagem de ferramenta de subsuperfície 20 é abaixada por meio do cabo 5, tal como um cabo de aço, e o dispositivo de vedação é operado eletricamente por meio de uma bateria na montagem de ferramenta. O dispositivo de vedação 23 é alimentado eletricamente e ativado, por exemplo, por um timer ou por um puxamento no cabo de aço. O dispositivo de vedação é também liberado eletricamente, mas um outro dispositivo de vedação pode ser recuperado por uma ferramenta de puxar ou uma ferramenta similar puxando ou empurrando o topo da montagem de ferramenta de subsuperfície 20.

[062] A primeira barreira anular expansível hidraulicamente 15, 15A e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente 15, 15B podem ser de qualquer tipo de obturador. Nas Figuras 1 e 2, cada uma de a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente compreende uma luva de metal expansível 16. Cada uma das luvas de metal expansíveis tem uma superfície de luva externa 37 configurada para contactar a superfície interna 4 da estrutura de metal tubular de poço, e as superfícies de luvas externas compreendem pelo menos uma vedação 18 para aprimorar a capacidade de vedação das barreiras anulares com a superfície interna 4 da estrutura de metal tubular de poço.

[063] Na Figura 3A, a unidade de fechamento é um tampão 30A, tal como um tampão de vidro ou tampão de desaparecimento similar,

arranjado na primeira extremidade 11 da montagem de obturação. Na Figura 4A, a unidade de fechamento é um disco de ruptura 30C arranjado na primeira extremidade 11 da montagem de obturação, e na Figura 6, a unidade de fechamento é uma sede de esfera de cisalhamento 30B arranjada na primeira extremidade da montagem de obturação. A sede de esfera de cisalhamento é uma sede de esfera móvel 63 que é móvel de uma primeira posição para uma segunda posição quando um pino de cisalhamento 64 é cisalhado, abrindo para comunicação de fluido entre o interior da montagem de ferramenta e a estrutura de metal tubular de poço através de uma abertura de ferramenta 66.

[064] Nas Figuras 1 e 2, a montagem de ferramenta de subsuperfície compreende a unidade de fechamento. A montagem de ferramenta de subsuperfície compreende uma seção tubular 26 se estendendo abaixo da primeira unidade de vedação 22. A unidade de fechamento compreende uma extremidade fechada 30D da seção tubular e uma segunda unidade de vedação 22B arranjada abaixo da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente. Deste modo, a extremidade fechada 30D da seção tubular e uma segunda unidade de vedação 22B isolam um espaço anular 73 entre a montagem de ferramenta 20 e a montagem de obturação a fim de expandir as barreiras anulares. A seção tubular tem pelo menos uma abertura 27 entre a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente a fim de pressurizar o espaço anular 73 e assim as barreiras anulares.

[065] A montagem de obturação 10 também pode compreender pelo menos um centralizador 44, tal como mostrado na Figura 1, para centralizar a montagem de obturação e assim as barreiras anulares antes de serem expandidas. Os centralizadores 44 também protegem as vedações 18 das barreiras anulares enquanto deslocando a montagem de obturação e a montagem de ferramenta para baixo dentro da estrutura de metal tubular de poço. A superfície interna da montagem de obturação 10 pode compreender uma seção polida 45 para contactar a unidade de vedação para aprimorar a vedação entre elas.

[066] Nas Figuras 3A e 4A, a primeira extremidade 11 da montagem de obturação é fechada por um tampão ou por um disco de cisalhamento. A fim de expandir as barreiras anulares da montagem de obturação das Figuras 3A e 4A, a montagem de ferramenta de subsuperfície 20 tal como mostrada nas Figuras 3B e 4B compreende a ferramenta de implantação operada hidraulicamente 21, a primeira unidade de vedação 22 e o dispositivo de vedação 23, e a montagem de ferramenta pode ser menor e menos complexa quando comparada à montagem de ferramenta das Figuras 1 e 2 onde a montagem de ferramenta também precisa fornecer a unidade de fechamento.

[067] Nas Figuras 5A e 5B, a ferramenta de implantação 21 compreende uma parte de base tubular 51 e um pistão tubular circundante 52. A parte de base tubular e o pistão tubular definem um espaço expansível 53, e a parte de base tubular tem uma abertura 54 fornecendo comunicação de fluido entre um interior 55 da parte de base tubular e o espaço expansível. O pistão tubular é conectado com os elementos de encaixe retráteis 56, e a parte de base tubular compreende pelo menos um entalhe 57 para receber os elementos de encaixe retráteis. A superfície interna da montagem de obturação compreende na segunda extremidade uma ranhura 58 para encaixe com os elementos de encaixe. Os elementos de encaixe têm uma projeção 59 para encaixe com a ranhura da montagem de obturação. A ferramenta de implantação compreende uma unidade de cisalhamento/elemento quebrável 61 conectando a parte de base tubular e o pistão tubular, de maneira que ao cisalhar a unidade de cisalhamento o pistão tubular pode deslocar em relação à parte de base tubular. A ferramenta de implantação compreende uma mola 62 circundando a parte de base tubular.

[068] A ferramenta de implantação 21 compreende um arranjo à prova de falhas 41 configurado para manter os elementos de encaixe em encaixe com a montagem de obturação em uma primeira posição e em uma pressão predeterminada para deslocarem para uma segunda posição na qual os elementos de encaixe podem ficar liberados do encaixe com a montagem de obturação. O arranjo à prova de falhas compreende um elemento quebrável 61 que na pressão predeterminada é quebrado, permitindo que os elementos de encaixe desloquem para fora do encaixe com a montagem de obturação. O arranjo à prova de falhas compreende adicionalmente o pistão tubular 52 móvel da primeira posição para a segunda posição da ferramenta de implantação quando influenciado por uma pressão acima de uma certa pressão/pressão predeterminada a fim de quebrar o elemento quebrável

61.

[069] Na Figura 6, a ferramenta de implantação 21 é configurada para liberar acima de uma certa pressão ou por meio de um fluxo de fluido. Por meio de fluxo de fluido é pretendido indicar um certo fluxo através da ferramenta de implantação operada hidraulicamente 21 que ativa a liberação do encaixe de ferramenta de implantação com a montagem de obturação.

[070] O dispositivo de vedação 23 da Figura 6 compreende um motor elétrico 28 para operar o elemento de vedação 24 entre o primeiro diâmetro externo e o segundo diâmetro externo. O motor elétrico pode ser alimentado por uma bateria ou por meio do cabo de aço 5, tal como uma linha elétrica.

[071] A invenção diz respeito adicionalmente a um sistema de poço de subsuperfície 200 compreendendo a estrutura de metal tubular de poço 1 e o sistema de obturação de subsuperfície 100 configurado para ser arranjado oposto à zona danificada 7 para arranjar a montagem de obturação 10 sobre a zona danificada. O sistema de poço de subsuperfície 200 compreende adicionalmente uma bomba 50 arranjada no topo da estrutura de metal tubular de poço configurada para pressurizar a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação 23, quando o dispositivo de vedação está na sua segunda condição.

[072] A estrutura de metal tubular de poço assim é reparada ao detectar uma zona danificada 7 da estrutura de metal tubular de poço 1, arranjar um sistema de obturação de subsuperfície 100 oposto à zona danificada, ativar o elemento de vedação anular 24 do dispositivo de vedação 23, então pressurizar a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação, e expandir desse modo a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente por meio do canal de fluido 25 do dispositivo de vedação para isolar a zona danificada. Subsequentemente, o elemento de vedação anular do dispositivo de vedação é desativado, a ferramenta de implantação é liberada da montagem de obturação, e a montagem de ferramenta de subsuperfície é então removida da estrutura de metal tubular de poço. A estrutura de metal tubular de poço pode ser pressurizada para acima de uma certa pressão pela qual a ferramenta de implantação é liberada da montagem de obturação. A pressão gera um fluxo que ativa a liberação ou desloca diretamente o pistão para liberar a montagem de obturação.

[073] A fim de liberar o dispositivo de vedação, uma ferramenta de bater ou de puxar pode empurrar ou puxar o topo da montagem de ferramenta a fim de liberar a ferramenta. Uma ferramenta de bater é uma ferramenta que fornece uma força axial. A ferramenta de bater compreende um motor elétrico para acionar uma bomba. A bomba bombeia fluido para dentro de um alojamento de pistão para deslocar um pistão agindo nisso. O pistão é arranjado no eixo de batedor. A bomba pode bombear fluido para dentro do alojamento de pistão em um lado e simultaneamente puxar fluido para fora no outro lado do pistão.

[074] Na Figura 7A, a barreira anular expansível hidraulicamente 15 tem conexões de extremidades e duas de tais barreiras anulares expansíveis hidraulicamente podem ser conectadas a uma seção tubular e formar a montagem de obturação. A Figura 7B revela uma outra barreira anular expansível hidraulicamente sem qualquer tubo de base ou qualquer parte de metal tubular debaixo da luva de metal expansível 16. Em ambas as Figuras 7A e 7B, as vedações 18 são arranjadas nas ranhuras 39 (mostradas na Figura 10) da luva de metal expansível 16.

[075] Na Figura 8, a barreira anular expansível hidraulicamente 15 tem uma luva de metal expansível 16 e duas conexões de extremidades, e duas de tais barreiras anulares expansíveis hidraulicamente 15 podem ser conectadas a uma seção tubular e formar a montagem de obturação. As vedações 18 são arranjadas entre as projeções 34 da luva de metal expansível 16, tal como também está mostrado na Figura 10, e as vedações 18 têm os anéis antiextrusão 33, tais como anéis de chaveta de metal de forma helicoidal ou espiralada. Tal como mostrado na Figura 8, um elemento intermediário 36 é arranjado entre as vedações 18 e os anéis antiextrusão 33.

[076] A montagem de obturação 10 pode ter três ou mais barreiras anulares expansíveis hidraulicamente 15, tal como mostrado na Figura 9, e duas seções tubulares 26 arranjadas entre elas.

[077] Por fluido ou fluido de poço é pretendido indicar qualquer tipo de fluido que pode estar presente em poços de petróleo ou de gás de subsuperfície, tais como gás natural, petróleo, lama de petróleo, petróleo bruto, água, etc. Por gás é pretendido indicar qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, completação ou poço aberto, e por petróleo é pretendido indicar qualquer tipo de composição de petróleo, tal como petróleo bruto, um fluido contendo petróleo, etc. Fluidos de gás, petróleo e de água assim podem todos compreender outros elementos ou substâncias além de gás, petróleo e/ou água, respectivamente.

[078] Uma barreira anular 15 pode ser uma barreira anular compreendendo uma parte de metal tubular 38 montada na seção tubular da montagem de obturação 10, e a barreira anular pode compreender uma luva de metal expansível 16 conectada à parte de metal tubular e circundando a mesma para definir um espaço de barreira anular 46, tal como mostrado nas Figuras 11 e 12. A parte de metal tubular pode ter uma abertura 27, e a luva de metal expansível 16 é expandida ao fazer com que fluido entre no espaço de barreira anular através da abertura. A vedação 18, tal como mostrada na Figura 11, é um elemento de vedação capaz de suportar temperaturas altas uma vez que a vedação 18 compreende uma luva de vedação de metal 48 conectada à luva de metal expansível 16 formando um espaço anular 49 no qual pelo menos uma mola de metal 47 é arranjada. A luva de vedação de metal 48 tem uma abertura 43.

[079] Na Figura 12, a montagem de obturação 10 compreende duas barreiras anulares expansíveis hidraulicamente 15. Cada barreira anular expansível hidraulicamente tem a parte de metal tubular 38 montada na seção tubular 26 da montagem de obturação 10 e uma luva de metal expansível circundante 16 definindo um espaço de barreira anular 46. A parte de metal tubular tem pelo menos uma abertura oposta a cada barreira anular, e a luva de metal expansível 16 é expandida ao fazer com que fluido entre no espaço de barreira anular através da abertura. As vedações 18 são arranjadas entre as projeções 34 da luva de metal expansível 16, e as vedações 18 têm os anéis antiextrusão 33,

tais como anéis de chaveta de metal de forma helicoidal ou espiralada. Um elemento intermediário 36 é arranjado contactando as vedações 18 e parcialmente debaixo do anel antiextrusão 33. A parte principal do elemento intermediário 36 é arranjada contactando a projeção 34.

[080] Tal como mostrado na Figura 1, a primeira extremidade 11 da montagem de obturação 10 pode compreender uma ferradura de mula a fim de direcionar mais facilmente uma ferramenta de intervenção na montagem de obturação ao ser puxada para fora do poço em uma designação de intervenção mais tarde.

[081] Por um revestimento ou estrutura de metal tubular de poço é pretendido indicar qualquer tipo de tubo, tubulação, elemento tubular, revestimento vedador, coluna, etc. usado em subsuperfície em relação à produção de petróleo ou de gás natural.

[082] No caso em que a ferramenta não está submersível em todo o caminho dentro do revestimento, um trator de subsuperfície pode ser usado para empurrar a ferramenta por todo o caminho para a posição no poço. O trator de subsuperfície pode ter braços projetáveis tendo rodas, em que as rodas contactam a superfície interna do revestimento para impulsionar o trator e a ferramenta para frente no revestimento. Um trator de subsuperfície é qualquer tipo de ferramenta de acionamento capaz de empurrar ou puxar ferramentas em uma subsuperfície de poço, tal como um Well Tractor®.

[083] Embora a invenção tenha sido descrita acima em conexão com modalidades preferidas da invenção, estará evidente para uma pessoa versada na técnica que várias modificações são concebíveis sem divergir da invenção tal como definida pelas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de obturação de subsuperfície (100) para vedar uma zona danificada (7) em uma estrutura de metal tubular de poço (1) em um poço (2) tendo um topo (3), caracterizado pelo fato de que compreende: - uma montagem de obturação (10) tendo uma primeira extremidade (11), uma segunda extremidade (12) mais perto do topo, uma superfície interna (14), uma primeira barreira anular expansível hidraulicamente (15, 15A) e uma segunda barreira anular expansível hidraulicamente (15, 15B), - uma montagem de ferramenta de subsuperfície (20) tendo uma ferramenta de implantação operada hidraulicamente (21) para conectar de modo liberável a montagem de ferramenta de subsuperfície à segunda extremidade da montagem de obturação, a montagem de ferramenta de subsuperfície compreendendo adicionalmente uma primeira unidade de vedação (22) arranjada acima da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente e configurada para vedar contra a superfície interna da montagem de obturação, e - uma unidade de fechamento (30) configurada para fechar a primeira extremidade da montagem de obturação, em que a montagem de ferramenta de subsuperfície compreende adicionalmente um dispositivo de vedação (23) arranjado acima da ferramenta de implantação e da primeira unidade de vedação, o dispositivo de vedação tem um elemento de vedação anular (24) tendo um primeiro diâmetro externo (OD1) em uma primeira condição e um segundo diâmetro externo (OD2) sendo maior que o primeiro diâmetro externo em uma segunda condição para vedar contra uma superfície interna (4) da estrutura de metal tubular de poço, o dispositivo de vedação compreende um canal de fluido (25) para conectar de forma fluídica um interior (17) da montagem de obturação com a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação quando o dispositivo de vedação está na segunda condição para expandir a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

2. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de vedação é operado eletricamente por meio de um cabo de aço (5), tal como uma linha elétrica.

3. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de fechamento é um tampão (30A), uma sede de esfera de cisalhamento (30B) ou um disco de ruptura (30C) arranjado na primeira extremidade da montagem de obturação.

4. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a montagem de ferramenta de subsuperfície compreende a unidade de fechamento, a montagem de ferramenta de subsuperfície compreende uma seção tubular (26) se estendendo abaixo da primeira unidade de vedação, a unidade de fechamento compreende uma extremidade fechada (30D) da seção tubular e uma segunda unidade de vedação (22B) arranjada abaixo da primeira barreira anular expansível hidraulicamente e da segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

5. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a seção tubular tem pelo menos uma abertura (27) entre a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente.

6. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de vedação compreende um motor elétrico (28) para operar o elemento de vedação entre o primeiro diâmetro externo e o segundo diâmetro externo.

7. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de implantação compreende elementos de encaixe (56) para encaixar com a superfície interna da montagem de obturação na segunda extremidade.

8. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada uma de a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente compreende uma luva de metal expansível (16).

9. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de implantação compreende um arranjo à prova de falhas (41) configurado para manter os elementos de encaixe em encaixe com a montagem de obturação em uma primeira posição e em uma pressão predeterminada para deslocarem para uma segunda posição na qual os elementos de encaixe podem ficar liberados do encaixe com a montagem de obturação.

10. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o arranjo à prova de falhas compreende um elemento quebrável (61).

11. Sistema de obturação de subsuperfície de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo à prova de falhas compreende um pistão tubular (52) móvel da primeira posição para a segunda posição da ferramenta de implantação quando influenciado por uma pressão acima de uma certa pressão.

12. Sistema de poço de subsuperfície (200), caracterizado pelo fato de que compreende: - uma estrutura de metal tubular de poço (1) tendo um topo (3) e uma zona danificada (7), - um sistema de obturação de subsuperfície (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores configurado para ser arranjado oposto à zona danificada para arranjar uma montagem de obturação (10) sobre a zona danificada, e - uma bomba (50) arranjada no topo da estrutura de metal tubular de poço configurada para pressurizar a estrutura de metal tubular de poço.

13. Método de reparação, caracterizado pelo fato de que compreende: - detectar uma zona danificada (7) de uma estrutura de metal tubular de poço (1), - arranjar um sistema de obturação de subsuperfície (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 oposto à zona danificada, - ativar o elemento de vedação anular (24) do dispositivo de vedação (23), - pressurizar a estrutura de metal tubular de poço acima do dispositivo de vedação, - expandir a primeira barreira anular expansível hidraulicamente e a segunda barreira anular expansível hidraulicamente por meio do canal de fluido (25) do dispositivo de vedação para isolar a zona danificada, - desativar o elemento de vedação anular do dispositivo de vedação, - liberar a ferramenta de implantação da montagem de obturação, e

- remover a montagem de ferramenta de subsuperfície da estrutura de metal tubular de poço.

14. Método de reparação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de vedação é operado eletricamente por meio de um cabo de aço (5), tal como uma linha elétrica.

15. Método de reparação de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que a estrutura de metal tubular de poço é pressurizada para acima de uma certa pressão pela qual a ferramenta de implantação é liberada da montagem de obturação.