BR112020023849A2

BR112020023849A2 - Válvula de segurança, e, método e sistema para atuar uma válvula de segurança.

Info

Publication number: BR112020023849A2
Application number: BR112020023849-0A
Authority: BR
Inventors: James Dan Vick Jr.; Jimmie Robert Williamson; Bruce Edward Scott; Michael Linley Fripp
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2021-04-13
Also published as: GB2588044A; US11248441B2; DE112019003776T5; AU2019309217B2; SG11202010095SA; GB2588044B; AU2019309217A1; US20200032616A1; DK202070834A1; FR3084394A1; DK181057B1; NO20201164A1; MX2020012517A; WO2020023113A1; GB202019499D0

Abstract

válvula de segurança, e, método e sistema para atuar uma válvula de segurança. uma válvula de segurança pode incluir: um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo; um tubo de fluxo incluindo: uma luva de translação; e um corpo principal de tubo de fluxo disposto dentro da luva de translação, em que o corpo principal de tubo de fluxo tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior; um pistão operável para transmitir uma força para a luva de translação; uma válvula de aba disposta em uma extremidade distal do alojamento externo; e um conjunto de eletroímã operável para manter a válvula de segurança em um estado aberto.

Description

1 / 20 VÁLVULA DE SEGURANÇA, E, MÉTODO E SISTEMA PARA ATUAR

UMA VÁLVULA DE SEGURANÇA REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Não Provisório dos Estados Unidos Nº 16/426.306, depositado em 30 de maio de 2019, que reivindica benefício do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos Nº 62/703.506, depositado em 26 de julho de 2018, aqui incorporado por referência.

FUNDAMENTOS

[002] Válvulas de segurança de poço podem ser instaladas em um furo de poço para evitar a liberação descontrolada de fluidos de reservatório. Válvulas de segurança são tipicamente atuadas hidraulicamente por uma série de linhas hidráulicas compreendendo uma linha de controle e uma linha de equilíbrio. A linha de controle pode se estender da válvula para a superfície da cabeça de poço e da cabeça de poço para uma completação submarina ou para uma plataforma de perfuração ou produção offshore. A linha de equilíbrio pode ser usada para equilibrar a pressão hidrostática da linha de controle negando o efeito de pressão hidrostática da linha de controle. Um a válvula de segurança típica pode ser operada deslocando um pistão da válvula de segurança em resposta a um diferencial entre pressão na linha de controle conectada à válvula de segurança e pressão em uma coluna de tubulação na qual a válvula de segurança está interconectada. Adicionalmente, a linha de equilíbrio se estendendo de um ponto no oceano para o lado posterior do pistão pode fornecer uma força ascendente no pistão para equilibrar a pressão exercida no pistão com a linha de controle ou pressão no anular se a linha de controle estiver comprometida.

[003] No entanto, pode haver limitações à colocação e atuação de válvulas de segurança atuadas hidraulicamente. Algumas restrições podem incluir limitações com relação à hidrostática requerendo esquemas de controle

2 / 20 complexos e caros e atrito de fluido, o que pode fazer com que a válvula atue lentamente. Idealmente, uma válvula de segurança deve fechar tão rapidamente quanto possível durante uma interrupção de processo ou no caso de uma emergência, para assegurar segurança operacional e ambiental.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] Estes desenhos ilustram certos aspectos de alguns exemplos da presente divulgação e não devem ser usados para limitar ou definir a divulgação.

[005] FIG. 1 é um diagrama de um poço offshore tendo uma válvula de segurança acionada eletricamente.

[006] FIG. 2a é um esquemático de uma válvula de segurança atuada eletricamente em uma primeira posição fechada.

[007] FIG. 2b é um esquemático de uma válvula de segurança atuada eletricamente em uma segunda posição fechada.

[008] FIG. 2c é um esquemático de uma válvula de segurança atuada eletricamente em uma posição aberta.

[009] FIG. 3 é um esquemático de um conjunto de eletroímã.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] São fornecidos métodos e aparelhos compreendendo uma válvula de segurança de poço atuada eletricamente. A válvula de segurança eletricamente atuada pode ser atuada usando pressão de poço sem a necessidade de linhas de controle e equilíbrio hidráulicas adicionais. Ao eliminar as linhas de controle e equilíbrio hidráulicas, a válvula de segurança de poço atuada eletricamente pode ter elevada capacidade de segurança em comparação com outras válvulas de segurança. Capacidade de segurança pode ser definida como uma condição na qual a válvula ou o sistema de controle associado pode ser danificado e a válvula de segurança atuada eletricamente retém a capacidade de fechar. Em alguns exemplos, a válvula de segurança atuada eletricamente pode falhar em uma posição fechada, assim assegurando

3 / 20 que fluidos de furo de poço e pressão sejam contidos. Em outro exemplo, a válvula de segurança atuada eletricamente pode fechar automaticamente quando uma conexão elétrica com a válvula é desconectada sem qualquer entrada externa adicional.

[0011] A FIG.1 ilustra uma plataforma offshore 100 conectada a uma válvula de segurança atuada eletricamente 106 via conexão elétrica 102. Um anular 108 pode ser definido entre as paredes do poço 112 e um conduto 110. A cabeça de poço 114 pode fornecer um meio para transferir e vedar o conduto 110 contra o poço 112 e fornecer um perfil para travar um conjunto de preventor submarino. O conduto 110 pode ser acoplado à cabeça de poço

114. O conduto 110 pode ser qualquer conduto, tal como um revestimento, liner, tubulação de produção ou outros tubulares dispostos em um furo de poço. Na seguinte descrição da válvula de segurança atuada eletricamente 106 e outros aparelhos e métodos descritos neste documento, termos direcionais, tal como "acima", "abaixo", "superior", "inferior", etc., são usados apenas por conveniência ao se referir aos desenhos anexos. Adicionalmente, deve ser entendido que os vários exemplos da presente válvula de segurança atuada eletricamente aqui descritos podem ser utilizados em várias orientações, tal como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios da presente divulgação. Embora a válvula de segurança eletricamente atuada 106 seja ilustrada como sendo disposta dentro de um poço offshore, um versado na técnica apreciará que a válvula de segurança eletricamente atuada 106 pode ser disposta em qualquer tipo de furo de poço, incluindo furos de poços do tipo onshore e offshore sem se desviar da presente divulgação. Além disso, embora a conexão elétrica 102 seja ilustrada como sendo conectada a uma plataforma offshore, a conexão elétrica 102 pode ser conectada a qualquer tipo de completação offshore sem se afastar da divulgação.

[0012] A válvula de segurança atuada eletricamente 106 pode ser

4 / 20 interconectada no conduto 110 e posicionada no poço 112. A válvula de segurança atuada eletricamente 106 pode fornecer um meio para isolar uma porção inferior do conduto 110 de uma porção superior do conduto 110. A porção inferior do conduto 110 pode ser fluidicamente conectada a uma formação subterrânea de modo que fluidos de formação possam fluir para a porção inferior do conduto 110. Embora o poço 112 seja representado na FIG. 1 como um poço offshore, os versados na técnica devem ser capazes de adotar os ensinamentos deste documento para qualquer tipo de poço, incluindo onshore ou offshore. A conexão elétrica 102 pode se estender para o poço 112 e pode ser conectada à válvula de segurança eletricamente atuada 106. A conexão elétrica 102 pode fornecer energia a um eletroímã disposto dentro da válvula de segurança atuada eletricamente 106. Como será descrito em mais detalhes abaixo, energia fornecida ao eletroímã pode energizar o eletroímã para reter os componentes da válvula de segurança atuada eletricamente 106 no lugar quando a válvula de segurança atuada eletricamente 106 é atuada para uma posição aberta. A atuação pode incluir abrir a válvula de segurança eletricamente atuada 106 para fornecer um caminho de fluxo para fluidos de furo de poço em uma porção inferior do conduto 110 para fluxo para uma porção superior do conduto 110. A conexão elétrica 102 também pode fornecer um meio para fechar a válvula de segurança atuada eletricamente 106 e isolar uma porção inferior do conduto 110 para fluxo de uma porção superior do conduto 110 para fornecer controle de poço.

[0013] Com referência à FIG. 2a, um exemplo de uma válvula de segurança eletricamente atuada 200 é ilustrado em uma primeira posição fechada. A válvula de segurança eletricamente atuada 200 pode incluir corpo 224 contendo furo 225 no mesmo, em que os componentes da válvula de segurança eletricamente atuada podem ser dispostos dentro do furo 225. O conjunto de válvula superior 234 pode ser fixado ao corpo 224 e pode ainda incluir o elemento de vedação 223 de modo que comunicação de fluido da

5 / 20 seção inferior 202 para a seção superior 203 seja impedida. A luva 226 pode ser fixada ao conjunto de válvula superior 234 e ao conjunto de válvula inferior 216. O tubo de fluxo 240 pode ser disposto dentro da luva 226. O tubo de fluxo 240 pode incluir luva de translação 222 e corpo principal de tubo de fluxo 208. Um caminho de fluxo 214 pode ser definido por um interior do corpo principal de tubo de fluxo 208. Conforme ilustrado na FIG. 2a, o caminho de fluxo 214 pode se estender de um interior do conduto 206 através de um interior do corpo principal de tubo de fluxo 208. Como será discutido em mais detalhes abaixo, quando a válvula de segurança eletricamente atuada 200 está em uma posição aberta, o caminho de fluxo 214 pode se estender de um interior do conduto 206 através de um interior do corpo principal de tubo de fluxo 208 e ainda para a seção inferior 202.

[0014] A mola de energia 210 pode estar disposta entre o conjunto de válvula inferior 216 e o ressalto de luva de translação 218. Conforme ilustrado na FIG. 2a, o ressalto de luva de translação 218 e o ressalto de tubo de fluxo 232 podem estar em contato quando a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está na primeira posição fechada. A mola de energia 210 pode fornecer uma força de mola positiva contra o ressalto de luva de translação 218 que pode manter o corpo principal de tubo de fluxo 208 na primeira posição. A mola de energia 210 também pode fornecer uma força de mola positiva para retornar o corpo principal de tubo de fluxo 208 e a luva de translação 222 para a primeira posição a partir de uma segunda posição, como será explicado abaixo. Uma mola de nariz 212 pode estar disposta entre o conjunto de luva de translação 230 e o ressalto de tubo de fluxo 232. O conjunto de luva de translação 230 pode ser disposto entre e fixado ao pistão 220 e à luva de translação 222. Embora apenas um pistão seja ilustrado nas FIGs. 2a-2c, pode haver múltiplos pistões fixados à luva de translação 222. A mola de energia 210 e a mola de nariz 212 são representadas como molas em espiral nas FIGs. 2a-2c. No entanto, a mola de energia 210 e a mola de nariz

6 / 20 212 podem incluir qualquer tipo de mola, tal como, por exemplo, molas espirais, molas onduladas ou molas de fluido. O conjunto de luva de translação 230 que pode permitir que uma força aplicada a uma extremidade distal do pistão 220 seja transferida para a luva de translação 222. Uma força pode ser aplicada à extremidade distal do pistão 220 por meio de comunicação de fluido do canal 228 através do orifício 242. Uma força aplicada ao pistão 220 pode mover a luva de translação 222 de uma primeira posição para uma segunda posição. A mola de nariz 212 pode fornecer uma força de mola positiva contra o conjunto de luva de translação 230 e o ressalto de tubo de fluxo 232 que pode mover a luva de translação 222 da segunda posição para a primeira posição, como será discutido em mais detalhes abaixo.

[0015] Na primeira posição fechada, a luva de translação 222 e o corpo principal de tubo de fluxo 208 são posicionados de modo que o ressalto de luva de translação 218 e o ressalto de tubo de fluxo 232 estejam em contato e a mola de energia 210 e a mola de nariz 212 estejam em uma posição estendida. Na primeira posição fechada, a luva de translação 222 pode ser referida como estando em uma primeira posição e o tubo de fluxo 208 pode ser referido como estando em uma primeira posição.

[0016] A válvula de segurança 200 pode estar disposta em um furo de poço como parte de uma coluna de completação de furo de poço. O furo de poço pode penetrar uma formação subterrânea que contém fluidos de formação, tal como petróleo, gás, água ou qualquer combinação dos mesmos. Os fluidos de formação podem fluir da formação subterrânea para o furo de poço e, após isso, para uma porção inferior do conduto 110, como discutido acima. A seção inferior 202 pode ser acoplada fluidamente a uma porção inferior do conduto 110 e, portanto, pode ser exposta a fluidos de formação e pressão em função de estar em comunicação de fluido com fluidos presentes no furo de poço. A seção inferior 202 pode ser acoplada fluidicamente a uma

7 / 20 coluna de tubulação de produção disposta no furo de poço, por exemplo. Na primeira posição fechada, a válvula 204 pode estar em uma posição fechada, desse modo isolando a seção inferior 202 do corpo principal de tubo de fluxo

208. Quando a válvula 204 está em uma posição fechada, como na FIG. 2a, a válvula 204 pode impedir que fluidos de formação e pressão fluam para o corpo principal de tubo de fluxo 208. Embora a FIG. 2a ilustre a válvula 204 como uma válvula de aba, a válvula 204 pode ser qualquer tipo adequado de válvula, tal como uma válvula tipo de aba ou uma válvula tipo esfera, por exemplo. Como será ilustrado em mais detalhes abaixo, a válvula 204 pode ser atuada para uma posição aberta para permitir que fluidos de formação fluam da seção inferior 202 através de um caminho de fluxo 214 definido pela seção inferior 202, um interior do corpo principal de tubo de fluxo 208 e um interior do conduto 206. O conduto 206 pode ser acoplado a uma porção superior do conduto 110 mostrado na FIG. 1

[0017] Quando a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está na primeira posição fechada, nenhuma quantidade de pressão diferencial através da válvula 204 permitirá que fluidos de formação fluam da seção inferior 202 para o caminho de fluxo 214. Na primeira posição fechada, a válvula de segurança atuada eletricamente 200 permitirá apenas fluxo de fluido do conduto 206 para a seção inferior 202, mas não da seção inferior 202 para o conduto 206. No caso em que a pressão no conduto 206 é aumentada, a válvula 204 permanecerá na posição fechada até que a pressão no conduto 206 seja aumentada acima da pressão na seção inferior 202 mais a pressão de fechamento fornecida pela mola de aba 205, às vezes aqui referida como pressão de abertura de válvula. Quando a pressão de abertura de válvula é atingida, a válvula 204 pode abrir e permitir comunicação de fluido do conduto 206 para a seção inferior 202. Dessa forma, fluidos de tratamento, tal como surfactantes, inibidores de incrustação, tratamentos com hidratos e outros fluidos de tratamento adequados, podem ser introduzidos na formação

8 / 20 subterrânea. A configuração da válvula de segurança atuada eletricamente 200 pode permitir que fluidos de tratamento sejam bombeados de uma superfície, tal como uma cabeça de poço, para a formação subterrânea sem atuar uma linha de controle ou linha de equilíbrio para abrir a válvula. Uma vez que a pressão no conduto 206 é diminuída abaixo da pressão de abertura de válvula, a mola de aba 205 pode fazer com que a válvula 204 retorne à posição fechada e fluxo do conduto 206 para a seção inferior 202 pode cessar. Quando a válvula 204 retornou à posição fechada, o fluxo da seção inferior 202 para o caminho de fluxo 214 pode ser evitado. Caso um diferencial de pressão através da válvula 204 seja revertido de modo que a pressão na seção inferior 202 seja maior que uma pressão no conduto 206, a válvula 204 pode permanecer em uma posição fechada de modo que fluidos na seção inferior 202 sejam impedidos de fluir para o conduto 206.

[0018] Com referência à FIG. 2b, a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está ilustrada em uma segunda posição fechada. Na segunda posição fechada, a luva de translação 222 pode ser deslocada da primeira posição para uma segunda posição que está relativamente mais próxima da válvula 204. O corpo principal de tubo de fluxo 208 pode permanecer na primeira posição. Quando a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está na segunda posição fechada, tanto a mola de energia 210 quanto a mola de nariz 212 podem estar em um estado comprimido.

[0019] Para mover a luva de translação 222 para a segunda posição, a pressão diferencial através da válvula 204 pode ser aumentada abaixando a pressão no conduto 206 ou aumentando a pressão na seção inferior 202. Abaixar a pressão no conduto 206 ou aumentar a pressão na seção inferior 202 pode fazer com que fluido da seção inferior 202 flua através do canal 228 definido entre a luva 226 e o corpo 224 para o orifício 242. O orifício 242 pode permitir comunicação de fluido para o tubo de pistão 244, pelo que a pressão de fluido pode agir na extremidade proximal do pistão 220. A força

9 / 20 exercida pela pressão de fluido na extremidade proximal do pistão 220 pode deslocar o pistão 220 em direção à válvula 204 transferindo a força através do pistão 220, conjunto de luva de translação 230 e ressalto de luva de translação

218. A mola de nariz 212 pode fornecer uma força de mola contra o ressalto de tubo de fluxo 232 e o conjunto de luva de translação 230 e a mola de energia 210 pode fornecer uma força de mola contra o ressalto de luva de translação 218 e o conjunto de válvula inferior 216. Embora não ilustrado nas FIGs. 2a - 2c, o corpo principal de tubo de fluxo 208 pode incluir canais que permitem comunicação de pressão e/ou fluido entre o caminho de fluxo 214 e um interior da luva 226. Coletivamente, as forças de mola da mola de energia 210 e da mola de nariz 212 podem resistir ao movimento do pistão 220 até que a pressão diferencial através da válvula 204 seja aumentada além da força de mola fornecida da mola de energia 210 e da mola de nariz 212. O aumento da pressão diferencial pode incluir a diminuição da pressão no tubo de fluxo 206, de modo que a pressão na seção inferior 202 seja relativamente mais alta que a pressão no tubo de fluxo 206. Quando a pressão diferencial através da válvula 204 é aumentada, a pressão diferencial através do pistão 220 também aumenta. Quando a pressão diferencial através da válvula 204 é aumentada além da força de mola fornecida pela mola de nariz 212 e mola de energia 210, a mola de nariz 212 e a mola de energia 210 podem comprimir e permitir que a luva de translação 222 se mova para a segunda posição. A pressão diferencial através da válvula 204 pode ser aumentada bombeando fluido para fora do conduto 206, por exemplo. No caso em que a seção inferior 202 é acoplada fluidicamente a uma seção não perfurada de tubo ou onde há um tampão em um conduto fluidicamente acoplado à seção inferior 202 que evita que a pressão seja transmitida da seção inferior 202 para o pistão 220, um diferencial de pressão através da válvula 204 pode ser induzido através de intumescimento de tubo.

[0020] Na segunda posição fechada, a válvula de segurança atuada

10 / 20 eletricamente 200 permanece segura, pois nenhum fluido da seção inferior 202 pode fluir para o tubo de fluxo 214. Na segunda posição fechada, nenhuma quantidade de pressão diferencial através da válvula 204, a pressão diferencial sendo pressão relativamente mais alta na seção inferior 202 e pressão relativamente mais baixa no conduto 206, deve fazer a válvula 204 abrir para permitir que fluidos da seção inferior 202 fluam para o caminho de fluxo 214 quando a pressão da seção inferior 204 está agindo na válvula 204. Se a pressão for aumentada no conduto 206, a pressão diferencial através da válvula 204 diminui e a luva de translação 222 pode se mover de volta para a primeira posição ilustrada na FIG. 2a. Ao contrário das válvulas de segurança convencionais, que geralmente requerem uma linha de controle para fornecer pressão para atuar um pistão para mover uma luva de translação, a válvula de segurança eletricamente atuada 200 apenas requer pressão fornecida pelos fluidos de furo de poço na seção inferior 202 para mover a luva de translação.

[0021] Com referência contínua à FIG. 2b, o pistão 236 pode ser fixado fixamente ao conjunto de luva de translação 230 e ao conjunto de eletroímã 238. Embora ilustrado como dois pistões nas FIGs. 2a-2c, o pistão 236 pode ser um componente integral do pistão 220. Conforme ilustrado, quando a luva de translação 222 é movida da primeira posição para a segunda posição, o pistão 236 e o conjunto de eletroímã 238 também podem ser movidos. Depois que a luva de translação 222 é deixada vir para a segunda posição, conforme descrito acima, o conjunto de eletroímã 238 pode ser ligado. O conjunto de eletroímã de alimentação 238 pode fazer com que o conjunto de eletroímã 238 fique fixo no conduto 206 ou outra parte magnética da válvula de segurança atuada eletricamente 200. Nas FIGs. 2a-2c, o conjunto de eletroímã 238 é representado como uma bobina circunscrevendo o conjunto de luva de translação 230, mas pode haver qualquer número de bobinas em qualquer orientação para fixar o conjunto de luva de translação 230 no lugar. O conjunto de eletroímã 238 pode aplicar uma força em uma

11 / 20 direção substancialmente axial, por exemplo. A força aplicada pelo conjunto de eletroímã 238 pode ser qualquer quantidade de força incluindo, mas não se limitando a, uma força em uma faixa de cerca de 45 Newtons a cerca de

45.000 Newtons. Como o conjunto de eletroímã 238 está fixado ao conjunto de luva de translação 230 através do pistão 236, quando o conjunto de eletroímã 238 é ligado e fixado no lugar, o conjunto de luva de translação 230 e a luva de translação 222 também podem se tornar fixos no lugar, desse modo evitando que a luva de translação 222 se mova do segunda posição de volta para a primeira posição. Os eletroímãs podem fornecer um meio para reter a luva de translação 222 em qualquer profundidade de poço. Os sistemas hidráulicos usados nas válvulas de segurança de furo de poço anteriores requerem linhas de controle e equilíbrio para atuar e reter uma válvula aberta, o que pode ter limitações de pressão. As limitações experimentadas por sistemas hidráulicos podem ser superadas usando o conjunto de eletroímã descrito neste documento, pois apenas a pressão de poço é necessária para abrir a válvula de segurança atuada eletricamente 200. Novamente, quando a luva de translação 222 está na segunda posição, seja quando o conjunto de eletroímã 238 é ligado ou desligado, nenhuma quantidade de pressão diferencial através da válvula 204 abrirá a válvula 204, a pressão diferencial sendo uma diferença de pressão entre uma pressão relativamente mais alta na seção 202 e uma pressão relativamente mais baixa no conduto 206.

[0022] Com referência à FIG. 2c, a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está ilustrada em uma posição aberta. Quando a válvula de segurança atuada eletricamente 200 está na posição aberta, a luva de translação 222 pode ser fixada no lugar na segunda posição como na FIG. 2b através da força fornecida pelo conjunto de eletroímã 238, a força sendo transferida através do pistão 236 para o conjunto de luva de translação 230. O corpo principal de tubo de fluxo 208 é ilustrado como sendo axialmente deslocado da primeira posição ilustrada nas FIGs. 2a e 2b para uma segunda

12 / 20 posição na FIG. 2c. Quando o corpo principal de tubo de fluxo 208 está na segunda posição, o ressalto de tubo de fluxo 232 e o ressalto de luva de translação 218 podem estar em contato e o corpo principal de tubo de fluxo 208 pode ter deslocado a válvula 204 para uma posição aberta. A mola de nariz 212 pode estar em um estado descomprimido, enquanto a mola de energia 210 pode estar em um estado comprimido.

[0023] O corpo principal de tubo de fluxo 208 pode ser movido da primeira posição para a segunda posição quando a luva de translação 222 é fixada no lugar na segunda posição pelo conjunto de eletroímã 238 como descrito acima. Quando a luva de translação 222 é fixada na segunda posição através da força fornecida pelo conjunto de eletroímã 238, a mola de nariz 212 pode fornecer uma força de mola positiva contra o ressalto de tubo de fluxo 232 e o conjunto de luva de translação 230. A força de mola positiva da mola de nariz 212 pode ser transferida através do corpo principal de tubo de fluxo 208 para a válvula 204. O corpo principal de tubo de fluxo 208 não se moverá para a segunda posição até que pressão diferencial através da válvula 204 seja diminuída após a luva de translação 222 ser fixada na posição. A pressão diferencial pode ser diminuída bombeando para o conduto 206, desse modo aumentando a pressão no conduto 206. A pressão pode ser aumentada no conduto 206 até que a pressão diferencial através da válvula 204 seja diminuída até um ponto onde a força de mola positiva da mola de nariz 212 seja maior do que a pressão diferencial através da válvula 204. Depois disso, a mola de nariz 212 pode se estender e mover o corpo principal de tubo de fluxo 208 para a segunda posição agindo sobre no conjunto de luva de translação 230 e no ressalto de tubo de fluxo 232. Quando o corpo principal de tubo de fluxo 208 está na segunda posição fluidos, tal como óleo e gás, na seção inferior 202 podem ser capazes de fluir para o caminho de fluxo 214 e para uma superfície do furo de poço, tal como para uma cabeça de poço. A válvula de segurança atuada eletricamente 200 pode permanecer na posição

13 / 20 aberta definida pela luva de translação 222 estando na segunda posição e o tubo de fluxo 208 estando na segunda posição se o conjunto eletroímã 238 permanecer ligado.

[0024] A válvula de segurança atuada eletricamente 200 pode ser movida de volta para a primeira posição fechada, como ilustrado na FIG. 1, desligando o conjunto de eletroímã 238. Como discutido anteriormente, o conjunto de eletroímã 238 pode fixar o conjunto de luva de translação 230 no lugar na segunda posição quando o conjunto de eletroímã 238 permanece ligado. Quando o conjunto de eletroímã 238 é desligado, o conjunto de luva de translação 230 não pode mais ser fixado no lugar. A mola de energia 210 pode fornecer uma força de mola positiva contra o conjunto de válvula inferior 216, ressalto de luva de translação 218 e ressalto de tubo de fluxo 232 através de contato entre o ressalto de luva de translação 218 e o ressalto de tubo de fluxo 232. A força de mola positiva da mola de energia 210 pode deslocar axialmente a luva de translação 222 para a primeira posição e o corpo principal de tubo de fluxo 208 para a primeira posição, desse modo retornando a válvula de segurança atuada eletricamente 200 para a primeira posição fechada ilustrada na FIG. 1. A força de mola positiva da mola de energia 210 pode deslocar axialmente o conjunto de eletroímã 238 para a posição ilustrada na FIG. 2a transmitindo a força de mola positiva através do pistão 236.

[0025] Com referência à Fig. 3, um conjunto de eletroímã 300 é ilustrado. O conjunto de eletroímã 300 pode incluir alojamento 302 e pelo menos uma bobina eletromagnética 304. Conforme representado na FIG. 3, pode haver uma pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304 para redundância. Quando uma corrente é passada através de uma pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304, uma força magnética pode ser gerada que atrai pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304 para um alvo 306. O alvo 306 pode ser qualquer parte da válvula de segurança atuada eletricamente descrita

14 / 20 anteriormente. A pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304 pode ser disposta dentro e fixamente fixada ao alojamento 302. O alojamento 302 pode ser parte do circuito eletromagnético tendo uma permeabilidade magnética relativa maior que 10. O alojamento 302 pode ser encapsulado ou cladeado em um segundo material a fim de minimizar corrosão. A pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304 pode ser ligada com fio em paralelo ou em série de modo que se uma da pluralidade de bobinas eletromagnéticas 304 falhar por curto-circuito ou experimentar um circuito aberto, a pluralidade restante de bobinas eletromagnéticas 304 pode funcionar normalmente, isto é, a pluralidade restante de bobinas eletromagnéticas 304 pode ser considerada um sistema de bobina redundante.

[0026] Um sistema de controle de processo pode ser utilizado para monitorar e controlar produção de fluidos de formação de um poço onde a válvula de segurança atuada eletricamente está disposta. Um sistema de controle de processo pode incluir componentes, tal como medidores de fluxo, transdutores de pressão, bombas, sistemas de energia e sistema de controle associado para cada um. O sistema de controle de processo pode fornecer energia para a válvula de segurança atuada eletricamente ligar e desligar o conjunto de eletroímã no mesmo. O conjunto de eletroímã pode ser projetado para funcionar com qualquer fonte de energia, tal como corrente alternada ("C/A") ou corrente contínua ("C/C"). O sistema de controle de processo pode permitir que um operador abra a válvula de segurança atuada eletricamente pelos métodos descritos acima usando a bomba para reduzir pressão, alimentando o conjunto de eletroímã e usando a bomba para aumentar a pressão. As pressões e as taxa de fluxo de fluido de furo de poço podem ser monitoradas pelo sistema de controle de processo para assegurar condições de operação seguras e que o processo de produção não ultrapasse limitações de segurança. Caso um problema de processo ocorra, tal como um evento de sobrepressão, o sistema de controle de processo pode detectar o problema de

15 / 20 processo e cortar automaticamente a energia para a válvula de segurança atuada eletricamente. Como discutido acima, o corte de energia para a válvula de segurança atuada eletricamente pode fazer com que a válvula de segurança atuada eletricamente feche automaticamente, desse modo contendo pressões e fluidos.

[0027] A divulgação pode seguir qualquer uma das seguintes declarações:

[0028] Declaração 1. Uma válvula de segurança compreendendo: um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo; um tubo de fluxo compreendendo: uma luva de translação; e um corpo principal de tubo de fluxo disposto dentro da luva de translação, em que o corpo principal de tubo de fluxo tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior; um pistão operável para transmitir uma força para a luva de translação; uma válvula de aba disposta em uma extremidade distal do alojamento externo; e um conjunto de eletroímã operável para manter a válvula de segurança em um estado aberto.

[0029] Declaração 2. A válvula de segurança da declaração 1, em que a luva de translação e o corpo principal de tubo de fluxo são operáveis para se moverem dentro do alojamento externo.

[0030] Declaração 3. A válvula de segurança da declaração 2, em que a luva de translação compreende ainda um ressalto de luva de translação, em que o corpo principal de tubo de fluxo compreende um ressalto de tubo de fluxo e em que o ressalto de tubo de fluxo é operável para engatar com o ressalto de luva de translação para evitar que o tubo de fluxo se mova além da luva de translação.

[0031] Declaração 4. A válvula de segurança de qualquer das declarações 2-3 compreendendo ainda uma mola de energia disposta entre o ressalto de luva de translação e um conjunto de válvula inferior, em que a mola de energia é operável para fornecer uma força de mola positiva contra o

16 / 20 ressalto de luva de translação.

[0032] Declaração 5. A válvula de segurança de qualquer das declarações 2 a 4, compreendendo ainda uma mola de nariz disposta entre o ressalto de tubo de fluxo e um conjunto de luva de translação, em que a luva de translação e o conjunto de luva de translação estão fixamente fixados.

[0033] Declaração 6. A válvula de segurança de qualquer das declarações 2-5, em que o pistão é fixado fixamente ao conjunto de luva de translação.

[0034] Declaração 7. A válvula de segurança de qualquer das declarações 2-6, em que o conjunto de eletroímã é fixado fixamente ao conjunto de luva de translação por um segundo pistão.

[0035] Declaração 8. Um método para atuar uma válvula de segurança compreendendo: mover uma luva de translação usando pressão de poço de uma primeira posição de luva de translação para uma segunda posição de luva de translação, a luva de translação sendo disposta dentro de um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo; travar no lugar a luva de translação na segunda posição de luva de translação fornecendo uma força de um conjunto de eletroímã; e mover um corpo principal de tubo de fluxo de uma primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para uma segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo, o corpo principal de tubo de fluxo sendo disposto dentro da luva de translação, em que mover o corpo principal de tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo desloca uma válvula de aba de uma posição fechada para uma posição aberta.

[0036] Declaração 9. O método da declaração 8, em que a etapa de mover a luva de translação usando pressão de poço compreende diminuir uma pressão dentro do corpo principal de tubo de fluxo, permitindo que a pressão de poço transmita uma força para a luva de translação e mover a luva de

17 / 20 translação para a segunda posição de luva de translação.

[0037] Declaração 10. O método de qualquer das declarações 8-9, em que diminuir pressão no corpo principal de tubo de fluxo compreende bombear fluido para fora do corpo principal de tubo de fluxo ou intumescer um conduto acima do corpo principal de tubo de fluxo.

[0038] Declaração 11. O método de qualquer das declarações 8-10, em que a pressão de poço transmite a força através de um pistão, o pistão sendo operável para mover a luva de translação.

[0039] Declaração 12. O método de qualquer das declarações 8-11, em que a etapa de travar no lugar a luva de translação na segunda posição de luva de translação compreende fornecer energia ao conjunto de eletroímã e usar uma força magnética fornecida pelo conjunto de eletroímã para evitar movimento de um segundo pistão, o segundo pistão sendo operável para evitar movimento da luva de translação da segunda posição de luva de translação.

[0040] Declaração 13. O método de qualquer das declarações 8-12, em que a etapa de mover o corpo principal de tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo compreende aumentar uma pressão no corpo principal de tubo de fluxo e fazer uma mola de nariz empurrar o corpo principal de tubo de fluxo para a válvula de aba, desse modo abrindo a válvula de aba.

[0041] Declaração 14. O método de qualquer das declarações 8-13, em que a luva de translação compreende ainda um ressalto de luva de translação e o corpo principal de tubo de fluxo compreende um ressalto de tubo de fluxo, em que o ressalto de tubo de fluxo e o ressalto de luva de translação estão em contato quando o corpo principal de tubo de fluxo está na segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo.

[0042] Declaração 15. O método de qualquer das declarações 8-14,

18 / 20 em que a etapa de mover o tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo compreende aumentar uma pressão no corpo principal de tubo de fluxo de modo que a pressão no corpo principal de tubo de fluxo e uma força de mola positiva agindo em um ressalto de tubo de fluxo fornecida por uma mola de nariz superem uma pressão diferencial através da válvula de aba, desse modo movendo o tubo de fluxo para a segunda posição de tubo de fluxo.

[0043] Declaração 16. Um sistema compreendendo: uma válvula de segurança disposta em um furo de poço, em que a válvula de segurança compreende uma luva de translação, a luva de translação sendo operável para mover por pressão de poço; e um sistema de controle de processo operável para atuar a válvula de segurança de uma posição fechada para uma posição aberta, o sistema de processo compreendendo: uma bomba; e uma conexão elétrica para a válvula de segurança operável para fornecer energia elétrica para a válvula de segurança.

[0044] Declaração 17. O sistema da declaração 16, em que a válvula de segurança compreende ainda: um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo, em que a luva de translação está disposta no furo central; um tubo de fluxo está disposto dentro da luva de translação; um pistão operável para transmitir uma força para a luva de translação; uma válvula de aba disposta em uma extremidade distal do alojamento externo; e um conjunto de eletroímã operável para evitar que a luva de translação se mova.

[0045] Declaração 18. O sistema de quaisquer das declarações 16-17, em que o conjunto de eletroímã compreende pelo menos uma bobina.

[0046] Declaração 19. O sistema de qualquer das declarações 16-18, em que o sistema de processo compreende ainda um transdutor de pressão, um fluxômetro ou uma combinação dos mesmos.

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[0047] Declaração 20. O sistema de quaisquer declarações 16-19, em que o sistema de processo é operável para detectar um problema de processo e cortar energia para a válvula de segurança.

[0048] Por uma questão de brevidade, apenas certas faixas são explicitamente divulgadas neste documento. Entretanto, faixas de qualquer limite inferior poderão ser combinadas com qualquer limite superior para recitar uma faixa não explicitamente recitada, bem como faixas de qualquer limite inferior poderão ser combinadas com qualquer outro limite inferior para recitar uma faixa não explicitamente recitada, na mesma maneira, faixas de qualquer limite superior poderão ser combinadas com qualquer outro limite superior para recitar uma faixa não explicitamente recitada. Adicionalmente, sempre que for divulgada uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior, qualquer número e qualquer faixa incluída caindo dentro da faixa são especificamente divulgados. Em particular, toda faixa de valores (da forma, “de cerca de a a cerca de b”, ou, equivalentemente, “de aproximadamente a a b”, ou, equivalentemente, “de aproximadamente a-b”) descrita neste documento será entendida para estabelecer todo número e toda faixa englobados dentro da faixa mais ampla de valores, mesmo se não explicitamente recitados. Assim, todo ponto ou valor individual poderá servir como seu próprio limite inferior ou limite superior combinado com qualquer outro ponto ou valor individual ou qualquer outro limite inferior ou limite superior para recitar uma faixa não explicitamente recitada.

[0049] Portanto, os presentes exemplos são bem adaptados para atingir os fins e as vantagens mencionadas, bem como aquelas que são inerentes aos mesmos. Os exemplos particulares revelados acima são apenas ilustrativos e podem ser modificados e praticados de maneiras diferentes, mas equivalentes, evidentes para os versados na técnica, tendo o benefício dos ensinamentos do presente documento. Embora exemplos individuais sejam discutidos, a divulgação cobre todas as combinações de todos os exemplos.

20 / 20

Além disso, nenhuma limitação é pretendida para os detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, a não ser como descrito nas reivindicações abaixo.

Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples comum, a menos que explicitamente e claramente definido pelo titular da patente.

Portanto, é evidente que os exemplos ilustrativos particulares revelados acima podem ser alterados ou modificados e todas essas variações são consideradas dentro do escopo e espírito desses exemplos.

Se houver algum conflito nos usos de uma palavra ou um termo neste relatório descritivo e uma ou mais patentes ou outros documentos que possam estar incorporados neste documento por referência, as definições que sejam consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula de segurança, caracterizada pelo fato de que compreende: um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo; um tubo de fluxo compreendendo: uma luva de translação; e um corpo principal de tubo de fluxo disposto dentro da luva de translação, em que o corpo principal de tubo de fluxo tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior; um pistão operável para transmitir uma força para a luva de translação; uma válvula de aba disposta em uma extremidade distal do alojamento externo; e um conjunto de eletroímã operável para manter a válvula de segurança em um estado aberto.

2. Válvula de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a luva de translação e o corpo principal de tubo de fluxo são operáveis para se moverem dentro do alojamento externo.

3. Válvula de segurança de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo fato de que a luva de translação compreende ainda um ressalto de luva de translação, em que o corpo principal de tubo de fluxo compreende um ressalto de tubo de fluxo, e em que o ressalto de tubo de fluxo é operável para engatar com o ressalto de luva de translação para evitar que o tubo de fluxo se mova além da luva de translação.

4. Válvula de segurança de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma mola de energia disposta entre o ressalto de luva de translação e um conjunto de válvula inferior, em que a mola de energia é operável para fornecer uma força de mola positiva contra o ressalto de luva de translação e em que a válvula de segurança compreende ainda uma mola de nariz disposta entre o ressalto de tubo de fluxo e um conjunto de luva de translação, em que a luva de translação e o conjunto de luva de translação estão fixamente fixados.

5. Válvula de segurança de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o pistão é fixado fixamente ao conjunto de luva de translação e em que o conjunto de eletroímã está fixado fixamente ao conjunto de luva de translação por um segundo pistão.

6. Método para atuar uma válvula de segurança, caracterizado pelo fato de que compreende: mover uma luva de translação usando pressão de poço de uma primeira posição de luva de translação para uma segunda posição de luva de translação, a luva de translação sendo disposta dentro de um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo; travar no lugar a luva de translação na segunda posição de luva de translação fornecendo uma força de um conjunto de eletroímã; e mover um corpo principal de tubo de fluxo de uma primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para uma segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo, o corpo principal de tubo de fluxo sendo disposto dentro da luva de translação, em que mover o corpo principal de tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo desloca uma válvula de aba de uma posição fechada para uma posição aberta.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de mover a luva de translação usando pressão de poço compreende diminuir uma pressão dentro do corpo principal de tubo de fluxo, permitindo que a pressão de poço transmita uma força para a luva de translação e mover a luva de translação para a segunda posição de luva de translação.

8. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que diminuir a pressão no corpo principal de tubo de fluxo compreende bombear fluido para fora do corpo principal de tubo de fluxo ou intumescer um conduto acima do corpo principal de tubo de fluxo e em que a pressão de poço transmite a força através de um pistão, o pistão sendo operável para mover a luva de translação.

9. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de travar no lugar a luva de translação na segunda posição de luva de translação compreende fornecer energia ao conjunto de eletroímã e usar uma força magnética fornecida pelo conjunto de eletroímã para evitar movimento de um segundo pistão, o segundo pistão sendo operável para evitar movimento da luva de translação da segunda posição de luva de translação.

10. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de mover o corpo principal de tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo compreende aumentar uma pressão no corpo principal de tubo de fluxo e fazer uma mola de nariz empurrar o corpo principal de tubo de fluxo para a válvula de aba, desse modo abrindo a válvula de aba.

11. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que a luva de translação compreende ainda um ressalto de luva de translação e o corpo principal de tubo de fluxo compreende um ressalto de tubo de fluxo, em que o ressalto de tubo de fluxo e o ressalto de luva de translação estão em contato quando o corpo principal de tubo de fluxo está na segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo.

12. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de mover o tubo de fluxo da primeira posição de corpo principal de tubo de fluxo para a segunda posição de corpo principal de tubo de fluxo compreende aumentar uma pressão no corpo principal de tubo de fluxo de modo que a pressão no corpo principal de tubo de fluxo e uma força de mola positiva agindo em um ressalto de tubo de fluxo fornecida por uma mola de nariz superem uma pressão diferencial através da válvula de aba, desse modo movendo o tubo de fluxo para a segunda posição de tubo de fluxo.

13. Sistema para atuar uma válvula de segurança, caracterizado pelo fato de que compreende: uma válvula de segurança disposta em um furo de poço, em que a válvula de segurança compreende uma luva de translação, a luva de translação sendo operável para se mover por pressão de poço; e um sistema de controle de processo operável para atuar a válvula de segurança de uma posição fechada para uma posição aberta, o sistema de processo compreendendo: uma bomba; e uma conexão elétrica para a válvula de segurança operável para fornecer energia elétrica para a válvula de segurança.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a válvula de segurança compreende ainda: um alojamento externo compreendendo um furo central se estendendo axialmente através do alojamento externo, em que a luva de translação é disposta no furo central; um tubo de fluxo é disposto dentro da luva de translação;

um pistão operável para transmitir uma força para a luva de translação; uma válvula de aba disposta em uma extremidade distal do alojamento externo; e um conjunto de eletroímã operável para evitar que a luva de translação se mova.

15. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 14, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletroímã compreende pelo menos uma bobina, em que o sistema de controle de processo compreende ainda um transdutor de pressão, um fluxômetro ou uma combinação dos mesmos e em que o sistema de controle de processo é operável para detectar um problema de processo e cortar energia da válvula de segurança.