BR112020021468A2

BR112020021468A2 - Ampliador tubular com anel de expansão desmontável

Info

Publication number: BR112020021468A2
Application number: BR112020021468-0A
Authority: BR
Inventors: Peter T. Bogardus; Carmine Righter
Original assignee: Tiw Corporation
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-01-19
Also published as: US20210230982A1; GB2586391B; US11454096B2; GB2608327B; GB202213524D0; SG11202009610WA; GB2608327A; WO2019210023A1; NO20201114A1; CA3095449A1; GB202015191D0; GB2586391A

Abstract

ampliador tubular com anel de expansão desmontável. a presente invenção refere-se, de um modo geral, aos tubos do fundo do poço, e mais particularmente, aos tubos ampliadores para tubos do fundo do poço, que têm um anel de expansão desmontável, que pode ser desmontado a partir do ampliador tubular, no caso em que a expansão total não pode ser realizada, ou o ampliador tubular deverá ficar preso no fundo do poço tubular, que está sendo expandido. o anel de expansão desmontável, pode ser acoplado a uma extremidade de um cone de expansão, que é disposto dentro de um corpo principal do ampliador tubular. os suspensores de tubulação são um dispositivo exemplar do fundo do poço tubular, que pode ser expandido usando o ampliador tubular, de acordo com a presente invenção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AMPLIA- DOR TUBULAR COM ANEL DE EXPANSÃO DESMONTÁVEL".

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente descrição refere-se, em geral, aos tubos do fun- do do poço, e mais particularmente, aos tubos ampliadores, que têm um anel de expansão desmontável, que podem ser facilmente perfura- dos no lado de dentro de um membro.

ANTECEDENTES

[002] A perfuração, completação e manutenção de poços de pe- tróleo e gás, tipicamente, requerem o uso de colunas de tubos de vá- rios tamanhos em um fundo de poço, a fim de transportar ferramentas, fornecem uma via para perfuração e fluidos de produção, e em alguns casos, para alinhar o fundo do poço a fim de isolar as formações do mancal de hidrocarboneto, e prover suporte para o fundo do poço. A primeira etapa de formação de tais poços, tipicamente envolve perfurar um poço em uma formação subterrânea. Se a formação subterrânea não tem integridade estrutural, ela é tipicamente alinhada com o reves- timento, que é inserido no poço e depois cimentado no lugar. Quando o poço é perfurado para uma profundidade maior, colunas de diâmetro de revestimento menor são abaixadas no fundo do poço, e acopladas ao fundo da coluna de revestimento anterior. Quanto mais profunda a formação, mais estreitos são os membros tubulares que são emprega- dos, devido à natureza telescópica de como as colunas são conecta- das uma à outra.

[003] É necessário que uma quantidade suficiente de espaço de- ve existir no espaço formado entre os tubos encaixados, a fim de facili- tar a fixação, suspensão e/ou vedação de um tubo de outro, ou a pas- sagem de cimento, ou outro fluido através do espaço anular. A sus- pensão de tubos de fundo do poço, neste estilo, começa na cabeça de poço e continua para baixo do comprimento inteiro do fundo do poço.

Quando os fundos dos poços ficam mais fundos e mais fundos, espe- cialmente em ambientes marítimos, o encaixe de tubos desta maneira resulta em um conduto de produção mais estreito. Quanto mais estrei- to o conduto de produção, menor a quantidade de produção, que é ca- paz de ser retirada do poço durante um determinado período de tem- po. Para esse fim, está sendo desejado expandir os tubos do fundo do poço, incluindo conduto de revestimento e produção, a fim de aumen- tar a área de fluxo de hidrocarbonetos que estão sendo produzidos.

[004] O desejo de expandir os tubos de fundo do poço, se esten- de não somente para a própria tubulação encaixada, mas também pa- ra vários suspensores lineares, sobre os quais a tubulação de encaixe é suspensa da cabeça de poço, como também as junções intermediá- rias, ao longo do fundo do poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] Para uma compreensão mais completa da presente descri- ção, e de suas características e vantagens, é feito agora referência à descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos em anexo, em que:

[006] A FIG. 1 é uma vista de corte transversal longitudinal de um ampliador tubular, de acordo com uma modalidade da presente inven- ção, mostrada adjacente ao corpo do suspensor linear, antes da ex- pansão do corpo de suspensor linear, através do ampliador tubular;

[007] A FIG. 2 é uma vista de corte transversal longitudinal de um ampliador tubular, de acordo com uma modalidade da presente descri- ção, mostrado adjacente a um corpo do suspensor linear, antes da ex- pansão do corpo do suspensor linear pelo ampliador tubular;

[008] A FIG. 3 é uma vista da elevação de um anel de expansão, que forma uma parte do ampliador tubular mostrado na FIG. 1, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[009] A FIG. 4 é uma vista de corte transversal longitudinal do ampliador tubular da FIG. 1, que mostra ele sendo executado, através da superfície interior do suspensor linear, e parcialmente expandindo o mesmo; e

[0010] A FIG.5 é uma vista esquemática parcial do ampliador tubu- lar da FIG. 1, com uma ferramenta secundária, e um anel de expansão desmontado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] As modalidades ilustrativas da presente descrição, são descritas em detalhes aqui o presente. No interesse da clareza, nem todas as características de uma atual implementação, são descritas neste relatório descritivo. Naturalmente, será evidenciado que no de- senvolvimento de qualquer uma modalidade atual, numerosas deci- sões de implementação específicas devem ser tomadas, a fim de rea- lizar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como compati- bilidade com as restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, as quais vão variar de uma implementação para outra. Além do mais, será evidenciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, mesmo assim, ser uma rotina empre- endida por aqueles de conhecimento comum na técnica, tendo o bene- fício da presente descrição. Além disso, de maneira alguma os exem- plos a seguir devem ser interpretados para limitar, ou definir, o escopo da descrição.

[0012] Embora a presente descrição e suas vantagens tenham si- do descritas em detalhes, deverá ser compreendido que várias mu- danças, substituições, e alterações podem ser feitas, sem se afastar do espírito e escopo da descrição, como definido pelas reivindicações a seguir.

[0013] Voltando agora para a FIG. 1, um ampliador tubular de acordo com a presente invenção, é mostrado em geral pelo numeral de referência 10. Como aqueles de conhecimento comum na técnica vão perceber, o ampliador tubular 10 pode ser usado para expandir quase qualquer um dispositivo de tubo. Em uma modalidade exem- plar, ele é usado para expandir o diâmetro interno de um corpo do suspensor linear 12. O corpo do suspensor linear 12, em geral, é em forma cilíndrica e tem um diâmetro interno, que é menor do que o diâ- metro externo do ampliador de tubo 10. Os suspensores lineares são, em geral, usados para suspender colunas de tubos do fundo do poço. Em um poço de petróleo e gás típico, há uma série de suspensores lineares, dispostos ao longo do comprimento do fundo do poço. Como anteriormente observado, cada série de colunas de tubulação, tem um conduto de diâmetro progressivamente mais estreito. Ampliadores tu- bulares, tal como o ampliador tubular 10, são usados para expandir o conduto, tal como o corpo de suspensor linear 12, de tal maneira que os tubos têm um diâmetro interno aumentado, ao longo do comprimen- to do poço. Em algumas modalidades, o objetivo é criar um conduto de mono diâmetro, ao longo do comprimento do fundo do poço. Tal conduto pode ser um conduto de revestimento ou de produção.

[0014] O ampliador tubular 10 pode incluir um corpo do tubo prin- cipal 14, e um cone de expansão tubular interna 16, disposto dentro do corpo do tubo principal 14. O corpo do tubo principal 14 pode ser for- mado, de um modo geral, de um conduto de metal cilíndrico. O cone de expansão tubular interna 16, pode ser disposto dentro de uma ex- tremidade distal 18 do corpo do tubo principal 14. O corpo do tubo principal 14 pode ser uma superfície interna cônica 20, adjacente à e engatável com uma superfície cônica externa complementar 22, do cone de expansão tubular interna 16. As superfícies cônicas 20 e 22 podem ser em geral frustocônica. O cone de expansão tubular interna 16, pode ser formado de um conduto de metal, em geral cilíndrico. O cone de expansão tubular interna 16, pode ser preso dentro do corpo do tubo principal 14, através de vários meios. Sem limitação, tais mei-

os podem incluir, através de quaisquer prendedores, roscas, adesivos, soldagem, ou combinações apropriadas, dos mesmos. Em uma moda- lidade exemplar, o cone de expansão tubular interno 16, pode ser con- duzido no lugar ao longo, com o corpo do tubo principal 14, através de uma ferramenta de manobra. Como aqueles de conhecimento comum na técnica vão perceber, pode haver um número de maneiras apropri- adas diferentes, para prender o cone de expansão tubular interna 16 ao corpo do tubo principal 14.

[0015] O ampliador tubular 10 pode ainda incluir um anel de ex- pansão 24, longitudinalmente removível (desmontável) de uma extre- midade distal 26, do cone de expansão tubular interna 16. O anel de expansão 24, em geral, pode ser na forma cilíndrica. O anel de ex- pansão 24 pode incluir uma superfície curvilínea externa, que tem um diâmetro maior do que o diâmetro externo do corpo do tubo principal

14. Em uma outra modalidade exemplar, o diâmetro da superfície cur- vilínea externa do anel de expansão 24, pode também ser maior do que o diâmetro da superfície cilíndrica interna, do corpo de suspensor linear 12. Em uma modalidade exemplar, o anel de expansão 24 é formado de um material facilmente perfurável. Materiais exemplares incluem, por exemplo, alumínio, ligas de cobre, aço macio, ou combi- nações dos mesmos.

[0016] Em uma modalidade exemplar, o anel de expansão 24 po- de ser de maneira desmontável, conectado ao cone de expansão tubu- lar interna 16, através de um ajuste de interferência. Nesta modalida- de, que é ilustrada na FIG. 1, o anel de expansão 24 pode ser disposto sobre um recesso em forma de anel 28, formado na extremidade distal 26 do cone de expansão tubular interna 16 com uma borda 30 do anel de expansão 24, adjacente contra um ombro 32 d cone da expansão tubular interna 16, em que o ombro 32 é formado pelo dito recesso 28. Como aqueles de conhecimento comum na técnica vão perceber, ou-

tros meios de acoplamento removível do anel de expansão 24, para o cone de expansão tubular interna cone 16, podem ser usados. Um exemplo conhecido seria o uso de um ou mais pinos de cisalhamento igualmente espaçados.

[0017] Em outra modalidade, o anel de expansão 24 pode ser de maneira desmontável, enroscado sobre a extremidade distal 26 da ex- pansão tubular interna cone 16, como mostrado na FIG. 2. Nesta mo- dalidade específica, pelo menos uma porção do interior do anel de ex- pansão 24 pode ser enroscada, e pelo menos uma porção do exterior da extremidade distal 26, do cone da expansão tubular interna 16, po- de ser enroscada. As roscas de ambos, do anel de expansão 24 e da extremidade distal 26, podem ser de maneira enroscada, engatadas para acoplar o anel de expansão 24 ao cone de expansão tubular in- terna 16. O anel de expansão 24 pode ser enroscado ao longo da ex- tremidade distal 26, na medida em que confina a borda 30 do anel de expansão 24 contra o ombro 32, do cone de expansão tubular interna

16. Além disso, o anel de expansão 24 pode compreender um rebordo externo 34, capaz de receber a extremidade distal 18 do corpo do tubo principal 14, do ampliador tubular 10. Outros exemplos de acoplar de maneira destacável o anel de expansão 24 ao cone de expansão tubu- lar interna 16, estão dentro do conhecimento e habilidade daqueles de conhecimento comum na técnica.

[0018] O anel de expansão 24 é visto mais completamente na FIG. 3, que ilustra a superfície curvilínea externa 36 do anel de expansão 24, que em uma modalidade exemplar é na forma parcialmente hemis- férica. Como aqueles de conhecimento comum na técnica vão perce- ber, a superfície externa 36 do anel de expansão 24, pode tomar a forma de um hospedeiro de outras formas apropriadas. Como mostra- do, o rebordo externo 34 pode ser disposto abaixo da superfície curvi- línea externa 36. Como anteriormente descrito, a superfície curvilínea externa 36 pode ter um diâmetro maior do que o diâmetro externo do corpo do tubo principal 14 (com referência à FIG. 1), e/ou o diâmetro interno do corpo do suspensor linear 12 (com referência à FIG. 1). A superfície curvilínea externa 36, pode ser disposta tangencialmente contra um afunilamento externo 38 do anel de expansão 24. Em moda- lidades, o afunilamento externo 38 pode inclinar-se para baixo, em di- reção ao eixo central do anel de expansão 24, quando o comprimento do afunilamento externo 38 aumenta, a partir da superfície curvilínea externa 36. Uma extremidade de finalização 40, do afunilamento ex- terno 38, pode ser disposta oposta à superfície curvilínea externa 36, ao longo do afunilamento externo 38. Em modalidades, a extremidade de finalização 40 pode ter um diâmetro menor do que aquele da super- fície curvilínea externa 36, em que a superfície curvilínea externa 36 pode ser a base do afunilamento externo 38. A extremidade de finali- zação 40, pode servir para entrar no interior de uma tubulação apro- priada.

[0019] A função principal do anel de expansão 24, pode ser ex- pandir o diâmetro interno do corpo do suspensor linear 12 (com refe- rência à FIG. 1), quando o ampliador tubular 10 (com referência à FIG. 1) é executado através do corpo de suspensor linear 12, em que o ampliador tubular 10 pode incluir o cone de expansão tubular interna 16 (com referência à FIG. 1), de maneira destacável, acoplado ao anel de expansão 24. Quando o ampliador tubular 10 toca o corpo do sus- pensor linear 12, a extremidade de finalização 40 pode deslizar no in- terior do corpo de suspensor linear 12, quando a extremidade de finali- zação 40 pode ter um diâmetro menor do que o diâmetro interno do corpo do suspensor linear 12. Quando o ampliador tubular 10 continua a atravessar o fundo do poço, o afunilamento externo 38 pode aplicar uma força contra o interior do corpo do suspensor linear 12. Em algu- mas modalidades, a força aplicada pode resultar em uma deformação plástica do corpo do suspensor linear 12, em que o diâmetro do corpo de suspensor linear 12 é aumentado.

[0020] A FIG. 4 ilustra uma modalidade, em que o anel de expan- são 24 foi separado do cone de expansão tubular interna 16. Como ilustrado, o ampliador tubular 10 expandiu o corpo do suspensor linear 12 para um certo comprimento, até o anel de expansão 24 estar sepa- rado do cone de expansão tubular interna 16. No caso em que é de- terminado que a expansão total não pode ser realizada, ou o amplia- dor tubular 10 se torna inesperadamente preso dentro da superfície interna do corpo do suspensor linear 12, então a expansão pode conti- nuar através de uma ferramenta secundária. Isto pode ser feito em dois estágios; primeiro passando a ferramenta secundária 42, através do ampliador tubular 10, e depois através do corpo do suspensor linear 12, como é mostrado na FIG. 5. Se isto ocorrer, o anel de expansão 24 pode ser mais tarde perfurado, para fora do corpo do suspensor linear 12, ou pode ser deixado no lugar.

[0021] Em outro aspecto da presente descrição, um método de expandir um membro tubular é fornecido. O método inclui a etapa de dispor o ampliador tubular 10 na superfície interna do membro tubular, que pode opcionalmente ser um corpo do suspensor linear, tal como o corpo do suspensor linear 12. O método ainda inclui a etapa de pas- sar o ampliador tubular 10, ao longo da superfície interna do membro tubular, de maneira que o anel de expansão 24 faça o diâmetro do membro tubular expandir, quando ele passa ao longo da superfície in- terna do membro tubular, da maneira como é mostrado na expansão mostrada na FIG. 4, do corpo do suspensor linear 12. O método pode ainda incluir remover o anel de expansão 24 do cone de expansão 16, no caso do membro tubular falhar ou parar de expandir, ou o anel de expansão 24 se tornar preso dentro da superfície interna do membro tubular. Em uma modalidade exemplar, o anel de expansão 24 des-

monta do cone de expansão 16, quando a força friccional, entre a su- perfície externa do anel de expansão 24 e a superfície interna do membro tubular, é maior do que aquela formada pelo ajuste de interfe- rência, entre o anel de expansão 24 e o cone de expansão tubular in- terna 16. Quando uma ferramenta de puxar puxa o ampliador tubular 10 para fora do membro tubular, o anel de expansão 24 pode ficar ins- talado dentro do membro tubular.

Como observado acima, o anel de expansão 24 pode,, mais tarde ser perfurado para fora do membro tu- bular.

Na modalidade das FIGS. 2 e 4, o anel de expansão 24 pode ser deixado no lugar.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ampliador tubular, caracterizado pelo fato de que com- preende: a. um corpo do tubo principal; b. um cone de expansão tubular interna, disposto dentro do corpo do tubo principal; e c. um anel de expansão longitudinalmente removível, de uma extremidade distal do cone de expansão tubular interna.

2. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o corpo do tubo principal tem uma super- fície interna afunilada, adjacente à e engatável com, uma superfície externa do cone de expansão tubular interna.

3. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 2, ca- racterizado pelo fato de que a superfície externa do cone de expansão tubular interna, que pode ser engatada com a superfície interna afuni- lada do corpo do tubo principal, tem uma superfície afunilada comple- mentar.

4. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 3, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão compreende uma su- perfície curvilínea externa, que tem um diâmetro externo maior do que o diâmetro externo do corpo do tubo principal.

5. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 4, ca- racterizado pelo fato de que a superfície curvilínea externa do anel de expansão, é parcialmente na forma hemisférica.

6. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 4, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão compreende um afu- nilamento externo, disposto adjacente à superfície curvilínea externa, em que o afunilamento externo é angulado, em direção ao eixo central do anel de expansão.

7. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 6, ca-

racterizado pelo fato de que o anel de expansão compreende uma ex- tremidade de finalização oposta à superfície curvilínea externa, em que o diâmetro externo da extremidade de finalização, é menor do que o diâmetro externo da superfície curvilínea externa.

8. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão é de maneira des- montável conectado ao cone de expansão, através de um ajuste de interferência do anel de expansão, sobre a extremidade distal do cone de expansão tubular interna.

9. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 8, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão se ajusta sobre um recesso, formado na extremidade distal do cone da expansão tubular interna, com uma borda do anel de expansão adjacente, contra um ombro formado pelo dito recesso.

10. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão é de manera desmon- tável conectado ao cone de expansão, através de uma conexão en- roscada.

11. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o anel de expansão é formado de um ma- terial perfurável.

12. Ampliador tubular, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o corpo do tubo principal compreende uma extremidade distal, que tem um bico formado sobre isso, e o anel de expansão tem um rebordo externo, que engata com o bico do corpo do tubo principal.

13. Método de expansão de um membro tubular, caracteri- zado pelo fato de que compreende: a. dispor de um ampliador tubular, que tem um corpo do tubo principal, um cone de expansão tubular interna, disposto dentro do corpo do tubo principal, e um anel de expansão longitudinalmente desmontável, a partir de uma extremidade distal do cone de expansão tubular interna, em uma superfície interna do membro tubular; e b. ampliador tubular percorrendo ao longo da superfície in- terna do membro tubular, de tal maneira que o anel de expansão faz o diâmetro do membro tubular se expandir, quando ele corre ao longo da superfície interna do membro tubular.

14. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende desmontar o anel de expansão do cone de expansão, no caso em que o membro tubular falha ou pára de se expandir, ou o anel de expansão fica preso dentro da superfície interna do membro tubular.

15. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o anel de expansão, se desloca do cone de expansão tubular interna, superando uma força friccional, criada por um ajuste de interferência, formada entre o anel de expansão e o cone de expansão tubular interna.

16. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende deixar o anel de expansão desmontado, instalado dentro da superfície interna do membro tubular.

17. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende perfurar o anel de expansão fora da superfície interna do membro tu- bular.

18. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende dispor uma ferramenta secundária no fundo do poço, a fim de continu- ar a expansão do membro tubular.

19. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dispondo a ferra- menta secundária no fundo do poço, compreende percorrer a ferra- menta secundária através do ampliador tubular e do membro tubular.

20. Método de expandir um membro tubular, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o membro tubular compreende um suspensor linear, que tem uma superfície interna ten- do um diâmetro menor do que um diâmetro externo do anel de expan- são, de tal maneira que a expansão tubular é manobrada através do suspensor linear, e o seu diâmetro é expandido pelo anel de expan- são.