BR112020025055A2 - válvula de segurança, sistema de poço, e, método para operar um sistema de poço - Google Patents
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Abstract
É fornecida uma válvula de segurança. A válvula de segurança, em um aspecto, inclui um corpo de válvula que define um furo central que se estende axialmente através do corpo de válvula, uma luva deslizante disposta no furo central e um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante. A válvula de segurança, neste aspecto, inclui ainda um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo, um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo da válvula e um canal de ativação acoplando o pistão e uma pressão de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força a uma ou outra da luva deslizante ou tubo de fluxo.
Description
1 / 18 VÁLVULA DE SEGURANÇA, SISTEMA DE POÇO, E, MÉTODO PARA
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US Nº de série 62/722.161, depositado em 23 de agosto de 2018, intitulado “ELECTRIC INSERT SAFETY VALVE”, comumente atribuído a este pedido e incorporado neste documento por referência em sua totalidade.
[002] As operações realizadas e os equipamentos utilizados em conjunto com um poço de produção subterrâneo geralmente requerem que uma válvula de segurança seja assentada relativamente profunda no poço de produção para contornar potenciais contratempos de produção que podem ocorrer com o poço de produção. Por exemplo, uma válvula de segurança pode ser assentada a uma profundidade de 1.000 pés ou mais.
[003] A maioria dos poços produtores de hidrocarbonetos offshore são obrigados por lei a incluir uma válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície (SCSSV) localizada no fundo do poço na coluna de produção para interromper o fluxo de hidrocarbonetos em uma emergência. Essas SCSSVs são geralmente definidas abaixo da linha de lama em poços offshore. Frequentemente, é desejável ter uma válvula de segurança de inserção (por exemplo, válvula de segurança recuperável de cabo de aço) usada em conjunto com as SCSSVs. O que é necessário na técnica é uma válvula de segurança aprimorada e, em uma modalidade, uma válvula de segurança de inserção aprimorada, que não encontre os problemas das válvulas de segurança de inserção existentes, bem como seu uso com SCSSVs existentes.
[004] É feita agora referência às seguintes descrições tomadas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
2 / 18 A FIG. 1 ilustra um sistema de poço incluindo um ambiente operacional exemplificativo em que os aparelhos, sistemas e métodos divulgados neste documento podem ser empregados; As FIGs. 2A-2C ilustram uma modalidade de uma válvula de segurança fabricada de acordo com a divulgação em uma pluralidade de diferentes posições operacionais; As FIGs. 3A-3B ilustram uma modalidade alternativa de uma válvula de segurança fabricada de acordo com a divulgação em uma pluralidade de diferentes posições operacionais; e As FIGs. 4A-4B ilustram uma modalidade alternativa de uma válvula de segurança fabricada de acordo com a divulgação em uma pluralidade de diferentes posições operacionais.
[005] Nos desenhos e nas descrições a seguir, peças semelhantes são tipicamente marcadas em todo o relatório descritivo e nos desenhos com os mesmos numerais de referência, respectivamente. As figuras desenhadas não estão necessariamente, mas podem estar, em escala. Certas características da divulgação podem ser mostradas exageradas em escala ou de forma um tanto esquemática e alguns detalhes de certos elementos podem não ser mostrados no interesse de clareza e concisão.
[006] A presente divulgação pode ser implementada em modalidades de diferentes formas. As modalidades específicas estão descritas em detalhes e estão mostradas nos desenhoss com o entendimento de que a presente divulgação deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da divulgação, e não se destina a limitar a divulgação que está ilustrada e descrita neste documento. Será plenamente reconhecido que os diferentes ensinamentos das modalidades discutidas neste documento podem ser empregados separadamente ou em qualquer combinação adequada para produzir os resultados desejados. Além disso, todas as declarações neste
3 / 18 documento contendo princípios e aspectos da divulgação, bem como exemplos específicos dos mesmos, pretendem abranger equivalentes dos mesmos. Além disso, o termo "ou", como usado neste documento, refere-se a um item não exclusivo ou, a menos que indicado de outra forma.
[007] A menos que de outro modo especificado, o uso dos termos "conectar", "engatar", "acoplar", "fixar" ou qualquer outro termo semelhante que descreva uma interação entre elementos não se destina a limitar a interação à interação direta entre os elementos e também pode incluir interação indireta entre os elementos descritos.
[008] A menos que especificado de outra forma, o uso dos termos "para cima", "superior", "acima", "furo acima", "montante" ou outros termos semelhantes devem ser interpretados como geralmente em direção à superfície do poço; da mesma forma, o uso dos termos "abaixo", "inferior", "para baixo", "fundo de poço" ou outros termos semelhantes devem ser interpretados como geralmente em direção ao fundo, extremidade terminal de um poço, independentemente da orientação do furo de poço. O uso de qualquer um ou mais dos termos anteriores não deve ser interpretado como denotando posições ao longo de um eixo perfeitamente vertical ou horizontal. A menos que especificado de outra forma, o uso do termo "formação subterrânea" deve ser interpretado como abrangendo tanto as áreas abaixo da terra exposta quanto as áreas abaixo da terra cobertas por água, como oceano ou água doce.
[009] Com referência à FIG. 1, é representada uma vista em perspectiva de um sistema de poço 100 incluindo um ambiente operacional exemplificativo em que os aparelhos, sistemas e métodos divulgados neste documento podem ser empregados. O sistema de poço 100 inclui uma plataforma offshore 110 conectada a uma válvula de segurança 120 (por exemplo, válvula de segurança, válvula de segurança de inserção, válvula de segurança recuperável de cabo de aço ou uma combinação de tais) por meio
4 / 18 de conexão elétrica 130. Um anular 140 pode ser definido entre o furo de poço 150 e um conduto 160 (por exemplo, tubulação de produção). A cabeça de poço 170 pode fornecer um meio para transferir e vedar o conduto 160 contra o furo de poço 150 e fornecer um perfil para travar um preventor de explosão submarina. O conduto 160 pode ser acoplado à cabeça de poço 170. O conduto 160 pode ser qualquer conduto, como um revestimento, liner, tubulação de produção ou outros tubulares dispostos em um furo de poço.
[0010] Embora o sistema de poço 100 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 sistema de poço, incluindo onshore ou offshore. A conexão elétrica 130 pode se estender para o furo de poço 150 e pode estar conectada à válvula de segurança 120. A conexão elétrica 130 pode fornecer energia a um eletroímã disposto dentro da válvula de segurança 120. Como será descrito em mais detalhes a seguir, a energia fornecida ao eletroímã pode energizar o eletroímã para manter os componentes da válvula de segurança 120 no lugar.
[0011] Com referência à FIG. 2A, um exemplo de uma válvula de segurança 200 está ilustrado em uma primeira posição fechada. Na modalidade particular da FIG. 2A, a válvula de segurança 200 está acoplada a um mandril de trava 280 e está posicionada dentro de uma coluna de produção 290. Por exemplo, as roscas 282 podem acoplar a válvula de segurança ao mandril de trava 280. A coluna de produção 290, em uma modalidade, pode formar uma porção de uma SCSSV, entre outras características de fundo de poço possíveis (por exemplo, elétrica ou de outra forma). Na modalidade da FIG. 2A, a coluna de produção 290 inclui um sub de assentamento 295 (por exemplo, niple de assentamento). Na primeira posição fechada, a luva deslizante 222 e o tubo de fluxo 208 da válvula de segurança 200 estão posicionados de modo que o ressalto da luva deslizante 218 e o ressalto do tubo de fluxo 232 estejam em contato e a mola de potência
5 / 18 210 e a mola de nariz 212 estejam totalmente estendidas. Na primeira posição fechada, a luva deslizante 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.
[0012] Os componentes da válvula de segurança 200 podem estar dispostos dentro do corpo da válvula 224. A válvula de segurança 200 pode estar disposta em um poço como parte de uma coluna de completação de furo de poço. O furo de poço pode penetrar em uma formação subterrânea com óleo e gás, de modo que óleo e gás dentro da formação subterrânea possam ser produzidos. A seção inferior 202 pode ser exposta diretamente a fluidos de formação e pressão por estar em comunicação de fluido com fluidos presentes no furo de poço. De acordo com uma modalidade, a válvula de segurança acionada 200 pode ser executada após o fato dentro de um tubular da SCSSV, da mesma forma que uma ferramenta de serviço pode ser executada (por exemplo, cabo de aço implantado).
[0013] Um mecanismo de fechamento de válvula 204 pode isolar a seção inferior 202 do tubo de fluxo 208, o que pode impedir que fluidos de formação e pressão fluam para o tubo de fluxo 208 quando o mecanismo de fechamento de válvula 204 está em uma posição fechada. O mecanismo de fechamento de válvula 204 pode ser qualquer tipo de válvula, como uma válvula do tipo lingueta ou uma válvula do tipo esfera. A FIG. 2A ilustra o mecanismo de fechamento de válvula 204 como sendo uma válvula do tipo lingueta. Como será ilustrado em mais detalhes a seguir, o mecanismo de fechamento de válvula 204 pode ser acionado para uma posição aberta para permitir que os fluidos da formação fluam da seção inferior 202 através de um caminho de fluxo 214, definido pela seção inferior 202, um interior de um tubo de fluxo 208 e um interior do conduto 206 (por exemplo, nesta modalidade formado como parte da coluna de produção 290).
[0014] Quando a válvula de segurança 200 está na primeira posição
6 / 18 fechada, nenhuma quantidade de pressão diferencial através do mecanismo de fechamento da válvula 204 permitirá que os fluidos do poço fluam da seção inferior 202 para o caminho de fluxo 214. No caso em que a pressão é aumentada no conduto 206 acima da pressão na seção inferior 202, o mecanismo de fechamento da válvula 204 pode abrir quando a pressão no conduto 206 está alta o suficiente para superar uma força de mola da mola de lingueta 205. A orientação do mecanismo de fechamento de válvula 204 pode permitir que fluidos de tratamento de poço sejam bombeados de uma superfície, como uma cabeça de poço, para a seção inferior 202 e para a formação subterrânea. Uma vez que a pressão no conduto 206 diminui, a mola de lingueta 205 pode fazer com que o mecanismo de fechamento da válvula 204 retorne à posição fechada e o fluxo da seção inferior 202 para o caminho de fluxo 214 pode ser evitado. Caso um diferencial de pressão através do mecanismo de fechamento da válvula 204 seja revertido de modo que a pressão na seção inferior 202 seja maior do que uma pressão no conduto 206, o mecanismo de fechamento da válvula 204 pode permanecer em uma posição fechada e não permitir que os fluidos na seção inferior 202 fluam para o conduto 206.
[0015] A mola de potência 210 pode estar disposta entre o conjunto de válvulas 216 e o ressalto de luva deslizante 218. Conforme ilustrado na FIG. 2A, o ressalto de luva deslizante 218 e o ressalto de tubo de fluxo 232 podem estar em contato quando a válvula de segurança 200 está na primeira posição fechada. A mola de potência 210 pode fornecer uma força de mola positiva contra o ressalto de luva deslizante 218 que pode manter o tubo de fluxo 208 na primeira posição. A mola de potência 210 também pode fornecer uma força de mola positiva para retornar o tubo de fluxo 208 e a luva deslizante 222 para a primeira posição a partir de uma segunda posição, como será explicado a seguir.
[0016] Uma mola de nariz 212 pode estar disposta entre o conjunto de
7 / 18 luva deslizante 230 e o ressalto do tubo de fluxo 232. A luva deslizante 222 e o conjunto de luva deslizante 230 podem estar fixamente presos para permitir que a luva deslizante 222 se mova quando uma força é aplicada ao conjunto de luva deslizante 230 da mola de nariz 212 ou do pistão 220. A mola de nariz 212 pode fornecer uma força de mola positiva contra o conjunto de luva deslizante 230 e o ressalto de tubo de fluxo 232 que pode mover o tubo de fluxo 208 de uma primeira posição para uma segunda posição. A mola de nariz 212 também pode fornecer uma força de mola positiva, que pode mover a luva deslizante 222 da segunda posição para a primeira posição. Os componentes descritos anteriormente podem estar dispostos dentro da tubulação 226 que pode ser fixamente presa ao conjunto de válvula 216.
[0017] Com referência à FIG. 2B, a válvula de segurança 200 está ilustrada em uma segunda posição fechada. Na segunda posição fechada, a luva deslizante 222 pode ser deslocada da primeira posição para uma segunda posição relativamente mais próxima em proximidade ao mecanismo de fechamento de válvula 204. O tubo de fluxo 208 pode transladar para baixo até entrar em contato com o mecanismo de fechamento da válvula.204. Quando a válvula de segurança 200 está na segunda posição fechada, tanto a mola de potência 210 quanto a mola de nariz 212 podem estar em um estado comprimido.
[0018] Para mover a luva deslizante 222 para a segunda posição, a pressão diferencial através do mecanismo de fechamento de válvula 204 pode ser aumentada diminuindo a pressão no conduto 206. A redução da pressão no conduto 206 pode fazer com que o fluido da seção inferior 202 flua através do canal de ativação 228 definido entre a tubulação 226 e o corpo da válvula
224. Pode haver comunicação de fluido entre o canal de ativação 228 e o pistão 220, por exemplo, usando um filtro 229. O canal de ativação 228 pode permitir que o fluido da seção inferior 202 exerça uma força de pressão no pistão 220. O pistão 220 pode transferir a força através do conjunto de luva
8 / 18 deslizante 230, que pode ainda transferir a força para o ressalto de luva deslizante 218. Quando a pressão diferencial através do mecanismo de fechamento de válvula 204 for aumentada, a força de pressão exercida no pistão 220 pode ser aumentada. Quando a pressão diferencial através do mecanismo de fechamento de válvula 204 for aumentada além da força da mola fornecida pela mola de nariz 212 e mola de potência 210, a mola de nariz 212 e a mola de potência 210 podem comprimir e permitir que a luva deslizante 222 se mova para a segunda posição e o tubo de fluxo 208 para mecanismo de fechamento de válvula de contato 204. No caso em que a seção inferior 202 é uma seção não perfurada de tubo ou onde há um tampão na seção inferior 202 que evita que a pressão seja transmitida da seção inferior 202 para o pistão 220, um diferencial de pressão através do mecanismo de fechamento de válvula 204 pode ser induzido através tubo inchado.
[0019] Na segunda posição fechada, a válvula de segurança 200 permanece segura, pois nenhum fluido da seção inferior 202 pode fluir para o tubo de fluxo 208. Na segunda posição fechada, nenhuma quantidade de pressão diferencial através do mecanismo de fechamento da válvula 204 deve fazer o mecanismo de fechamento da válvula 204 abrir para permitir que os fluidos da seção inferior 202 fluam para o caminho de fluxo 214. Se a pressão for aumentada no conduto 206, a luva deslizante 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 acionar um pistão para mover uma luva deslizante, a válvula de segurança 200 em certas modalidades requer apenas pressão fornecida pelos fluidos do poço na seção inferior 202 para mover a luva deslizante 222.
[0020] Com referência contínua à FIG. 2B, a haste do conector 236 pode ser fixamente presa ao conjunto de luva deslizante 230 e ao conjunto magnético 238. O conjunto magnético 238 pode compreender uma variedade
9 / 18 de ímãs diferentes e permanecer dentro do âmbito da divulgação. Em uma modalidade, no entanto, o conjunto magnético 238 é um ímã permanente, e em ainda uma outra modalidade, o conjunto magnético 238 compreende um ímã permanente compreendendo SmCo. Em outra modalidade, o conjunto magnético 238 compreende um material ferromagnético. Em ainda outra modalidade, o conjunto magnético 238 não tem peças elétricas. Conforme ilustrado, quando a luva deslizante 222 é movida da primeira posição para a segunda posição, a haste do conector 236 e o conjunto magnético 238 também podem ser movidos. Em um momento antes, entre ou após a luva deslizante 222 ser permitida a vir para a segunda posição, um conjunto eletromagnético 240 na coluna de produção 290 pode ser ligado. A alimentação do conjunto eletromagnético 240 pode fazer com que o conjunto magnético 238 ou outra parte magnética da válvula de segurança 200 fique fixa no lugar com o conjunto eletromagnético 240. O conjunto magnético 238 pode ser fixado ao conjunto de luva deslizante 230 através da haste do conector 236, assim, quando o conjunto magnético 238 está fixado no lugar, o conjunto de luva deslizante 230 e a luva deslizante 222 também podem ficar fixos no lugar. A alimentação do conjunto eletromagnético 240 pode fazer com que a luva deslizante 222 fique fixa na segunda posição. Os eletroímãs podem fornecer um meio para segurar a luva deslizante 222 em qualquer profundidade de poço. Os sistemas hidráulicos usados nas válvulas de segurança do furo de poço anteriores requerem linhas de controle e equilíbrio para acionar e manter uma válvula aberta. Os sistemas hidráulicos podem ter limitações na profundidade operacional, enquanto os eletroímãs podem não enfrentar os mesmos desafios.
[0021] Na modalidade ilustrada na FIG. 2B, o conjunto eletromagnético 240 pode formar uma porção da coluna de produção 290 ou, alternativamente, formar uma porção de uma SCSSV. Por exemplo, na modalidade das FIGs. 2A a 2C, o conjunto eletromagnético 240 está
10 / 18 localizado no sub de assentamento 295. De acordo com esta modalidade, o conjunto eletromagnético 240 é permanente e, portanto, fixado no lugar. Além disso, em uma modalidade, o conjunto eletromagnético 240 não inclui nenhuma peça móvel. Por conseguinte, é o conjunto magnético 238 que forma uma porção da válvula de segurança 200 que se move. Em tal exemplo, onde o conjunto eletromagnético 240 forma uma parte de uma SCSSV, a válvula de segurança 200 pode atuar como uma válvula de segurança secundária ou de reserva. Em tal configuração, a válvula de segurança 200 pode ser abaixada no fundo do poço usando cabo de aço, tubulação espiralada ou outro método semipermanente. Na modalidade mostrada, a válvula de segurança 200, e mais especialmente o mandril de travamento 280, se assenta dentro de um perfil 298 no sub de assentamento 295.
[0022] Embora um conjunto eletromagnético 240 e o conjunto magnético relacionado 238 tenham sido ilustrados e descritos com relação à FIG. 2B, outras modalidades podem existir em que outro tipo de conjunto elétrico pode ser usado. Por exemplo, em outra modalidade, um solenoide elétrico e um pino podem ser usados para fixar eletricamente as características da válvula de segurança 200 às características da coluna de produção 290. Por conseguinte, a presente divulgação não deve ser limitada a nenhum tipo específico de mecanismo de acoplamento.
[0023] Com referência à FIG. 2C, a válvula de segurança 200 está ilustrada em uma posição aberta. Quando a válvula de segurança 200 está na posição aberta, a luva deslizante 222 pode ser fixada no lugar na segunda posição, como na FIG. 2B através da força fornecida pelo conjunto eletromagnético 240 e conjunto magnético 238, a força sendo transferida através da haste do conector 236 para o conjunto de luva deslizante 230. O tubo de fluxo 208 está ilustrado como sendo axialmente deslocado da primeira posição ilustrada nas FIGs. 2A e 2B para uma segunda posição na FIG. 2C. Quando o tubo de fluxo 208 está na segunda posição, o ressalto do
11 / 18 tubo de fluxo 232 e o ressalto da luva deslizante 218 podem estar em contato e o tubo de fluxo 208 pode ter deslocado o mecanismo de fechamento de válvula 204 para uma posição aberta. A mola de nariz 212 pode estar em um estado descomprimido, enquanto a mola de potência 210 pode estar em um estado comprimido.
[0024] O tubo de fluxo 208 pode ser movido da primeira posição para a segunda posição quando a luva deslizante 222 for fixada no lugar na segunda posição. Quando a luva deslizante 222 está fixada na segunda posição, a mola de nariz 212 pode fornecer uma força de mola positiva contra o ressalto do tubo de fluxo 232 e o conjunto de luva deslizante 230. A força de mola positiva da mola de nariz 212 pode ser transferida através do tubo de fluxo 208 para o mecanismo de fechamento de válvula 204. No caso em que a força da mola positiva da mola de nariz 212 é maior do que a pressão diferencial através do mecanismo de fechamento da válvula 204, a mola de nariz 212 pode se estender e mover o tubo de fluxo 208 para a segunda posição. Alternativamente, se a força positiva da mola da mola de nariz 212 não for maior do que a pressão diferencial através do mecanismo de fechamento da válvula 204, a pressão no conduto 206 pode ser aumentada até que a pressão no conduto 206 e a força positiva da mola da mola de nariz 212 superem a pressão diferencial através mecanismo de fechamento de válvula
204. A força de mola positiva da mola de nariz 212 pode, então, mover o tubo de fluxo 208 para a segunda posição. Quando o tubo de fluxo 208 está na segunda posição, os fluidos 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, como para uma cabeça de poço. A válvula de segurança 200 pode permanecer na posição aberta com a luva deslizante 222 na segunda posição e o tubo de fluxo 208 na segunda posição, desde que o conjunto eletromagnético 240 permaneça ligado.
[0025] A válvula de segurança 200 pode ser movida para a primeira
12 / 18 posição fechada, conforme ilustrado na FIG. 2A desligando o conjunto eletromagnético 240. Como discutido anteriormente, o conjunto eletromagnético 240 e o conjunto magnético 238 podem fixar o conjunto de luva deslizante 230 no lugar na segunda posição quando o conjunto eletromagnético 240 permanece ligado. Quando o conjunto eletromagnético 240 é desligado, o conjunto de luva deslizante 230 pode não mais ser fixado no lugar. A mola de potência 210 pode fornecer uma força de mola positiva contra o conjunto de válvula 216, ressalto de luva deslizante 218 e ressalto de tubo de fluxo 232 através do contato entre o ressalto de luva deslizante 218 e o ressalto de tubo de fluxo 232. A força de mola positiva da mola de potência 210 pode deslocar axialmente a luva deslizante 222 para a primeira posição e o tubo de fluxo 208 para a primeira posição, retornando assim a válvula de segurança 200 para a primeira posição fechada ilustrada na FIG. 2A. A força de mola positiva da mola de potência 210 pode deslocar axialmente o conjunto magnético 238 para a posição ilustrada na FIG. 2A transmitindo a força de mola positiva através da haste do conector 236.
[0026] Voltando brevemente às FIGs. 3A e 3B, está ilustrada uma modalidade alternativa de uma válvula de segurança 300 colocada dentro de uma coluna de produção 390 de acordo com a divulgação. A válvula de segurança 300 é semelhante em muitos aspectos à válvula de segurança 200 das FIGs. 2A a 2C. Consequentemente, numerais de referência semelhantes podem ser usados para indicar características semelhantes, se não idênticas. A vista da FIG. 3A pode ser semelhante à vista da FIG. 2A, enquanto a vista da FIG. 3B pode ser semelhante à vista da FIG. 2B.
[0027] A modalidade mostrada nas FIGs. 2A a 2C implica um conjunto eletromagnético 240 com uma linha de controle elétrico dedicada a partir da superfície; por exemplo, da cabeça do poço (WH)/Árvore de Natal (XT). Está ainda implícito que características adicionais de fundo de poço elétricos, como uma SCSSV elétrica (por exemplo, se usada), têm suas
13 / 18 próprias linhas de controle elétrico dedicadas, por exemplo, uma ou mais, mas normalmente duas, que não interagem com a linha de controle elétrico dedicada acoplada ao conjunto eletromagnético 240. Isso implica três (por exemplo, ou mais) linhas de controle elétrico se estendendo do WH/XT para o conjunto eletromagnético 240 e as características elétricas de fundo de poço adicionais, juntamente com seu respectivo hardware e penetrações de suspensor de tubulação.
[0028] A fim de reduzir o número de linhas de controle elétrico, penetrações de suspensor de tubulação, etc., uma ou mais das linhas de controle de válvula de segurança elétrica podem ser usadas para fornecer energia para o conjunto eletromagnético 240 e as características elétricas de fundo de poço adicionais. Isso pode ser realizado incluindo um módulo de controle 310 adjacente ao conjunto eletromagnético 240, seja furo acima ou furo abaixo do conjunto eletromagnético 240. Nesta configuração, uma primeira linha de controle elétrico 320 entraria no módulo de controle 310 a partir do furo acima e, em seguida, uma segunda linha de controle elétrica 330 sairia do módulo de controle 310 e se estenderia no fundo do poço para as características de fundo de poço elétricas adicionais, como a SCSSV elétrica. Nesta modalidade, o módulo de controle 310 manda energia para o conjunto eletromagnético 240 e/ou as características elétricas de fundo de poço adicionais. O módulo de controle 310 também fornece um meio de desconectar a eletricidade para as características elétricas de fundo de poço adicionais no caso de uma falha das características elétricas de fundo de poço adicionais. Por exemplo, se a característica elétrica de fundo de poço adicional fosse uma SCSSV elétrica, se a SCSSV elétrica falhasse, o módulo de controle 310 poderia ser usado para desconectar a energia do mesmo, de modo que, se necessário, toda a energia pudesse ser focada com o conjunto eletromagnético 240.
[0029] Com referência às FIGs. 3A e 3B, o módulo de controle 310
14 / 18 está localizado furo acima do conjunto eletromagnético 240 e, assim, a energia entra primeiro no módulo de controle 310. Nesta configuração, quando a característica elétrica de fundo de poço adicional está funcionando normalmente, a eletricidade é direcionada para a característica elétrica de fundo de poço adicional e não para o conjunto eletromagnético 240. No caso de a característica elétrica de fundo de poço adicional falhar, o módulo de controle 310 direciona a eletricidade para o conjunto eletromagnético 240 e não para a característica elétrica de fundo de poço adicional.
[0030] Voltando brevemente às FIGs. 4A e 4B, está ilustrada uma modalidade alternativa de uma válvula de segurança 400 de acordo com a divulgação. Nesta modalidade, o módulo de controle 410 está localizado no fundo do poço do conjunto eletromagnético 240 e, assim, a energia entra primeiro no conjunto eletromagnético 240. Nesta configuração, uma primeira linha de controle elétrico 420 entraria no conjunto eletromagnético 240, a energia viajaria através do conjunto eletromagnético 240 para o módulo de controle 410 e, em seguida, uma segunda linha de controle elétrico 430 sairia do módulo de controle 410 e se estenderia no fundo do poço para as características de fundo de poço elétricas adicionais, como a SCSSV elétrica. De acordo com esta modalidade, e para simplicidade no projeto, o sistema pode ser configurado de modo que a eletricidade sempre flua através do conjunto eletromagnético 240.
[0031] Um sistema de controle de processo pode ser utilizado para monitorar e controlar a produção de fluidos de formação de um poço onde a válvula de segurança está disposta. Um sistema de controle de processo pode compreender componentes, 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 para ligar e desligar o conjunto eletromagnético nele. O conjunto eletromagnético pode ser projetado para funcionar com qualquer
15 / 18 fonte de alimentação, como corrente alternada ("A/C") ou corrente contínua ("D/C"). O sistema de controle de processo pode permitir que um operador abra a válvula de segurança pelos métodos descritos anteriormente usando a bomba para reduzir a pressão, alimentando o conjunto eletromagnético e usando a bomba para aumentar a pressão. As pressões e as vazões de fluido do furo de poço podem ser monitoradas pelo sistema de controle de processo para garantir condições operacionais seguras e que o processo de produção não exceda as limitações de segurança. Se ocorrer um problema, como um evento de sobrepressão, o sistema de controle do processo pode detectar o problema e cortar automaticamente a energia da válvula de segurança. Como discutido anteriormente, o corte de energia para a válvula de segurança pode fazer com que a válvula de segurança feche automaticamente, contendo assim pressões e fluidos.
[0032] Os aspectos divulgados neste documento incluem: A. Uma válvula de segurança, incluindo: um corpo de válvula que define um furo central que se estende axialmente através do corpo de válvula; uma luva deslizante disposta no furo central; um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante; um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo; um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo da válvula; e um canal de ativação que acopla o pistão e uma pressão de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo.
[0033] B. Um sistema de poço, incluindo: uma coluna de produção tendo um furo central da coluna de produção localizado em um furo de poço; uma válvula de segurança posicionada dentro do furo central da coluna de produção, a válvula de segurança incluindo 1) um corpo de válvula definindo um furo central que se estende axialmente através do corpo da válvula, 2) uma luva deslizante disposta no furo central, 3) um tubo de fluxo disposto em
16 / 18 relação a a luva deslizante, 4) um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo, 5) um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo de válvula e 6) um canal de ativação acoplando o pistão e uma pressão na coluna de produção no fundo do poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo.
[0034] C. Um método para operar um sistema de poço, incluindo: posicionar uma coluna de produção tendo um furo central da coluna de produção em um furo de poço; posicionar uma válvula de segurança dentro do furo central da coluna de produção, a válvula de segurança incluindo 1) um corpo de válvula definindo um furo central que se estende axialmente através do corpo da válvula, 2) uma luva deslizante disposta no furo central, 3) um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante, 4) um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo, 5) um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo de válvula e 6) um canal de ativação acoplando o pistão e uma pressão na coluna de produção no fundo do poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para uma ou outra da luva deslizante ou tubo de fluxo; aplicar pressão de fundo de poço da coluna de produção abaixo do mecanismo de fechamento de válvula ao pistão através do canal de ativação para mover o pistão e auxiliar na abertura da válvula de segurança.
[0035] Os aspectos A, B e C podem ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em combinação: Elemento 1: em que o canal de ativação acopla o pistão e a pressão no fundo do poço do mecanismo de fechamento da válvula através do corpo da válvula. Elemento 2: em que pelo menos uma porção do canal de ativação compreende um anular entre o corpo da válvula e a tubulação disposta em torno do mesmo. Elemento 3: em que a tubulação é uma tubulação de produção. Elemento 4: em que a tubulação é uma porção de
17 / 18 uma válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície.
Elemento 5: incluindo ainda um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar a um conjunto eletromagnético fixo em tubulação disposta em torno do mesmo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova.
Elemento 6: em que o conjunto magnético compreende um material ferromagnético.
Elemento 7: em que o corpo da válvula define uma porção de uma válvula de segurança de inserção e, ainda, em que nenhuma energia é enviada para a válvula de segurança de inserção.
Elemento 8: em que a coluna de produção inclui uma válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície, e ainda em que pelo menos uma porção do canal de ativação compreende um anular entre o corpo da válvula e a válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície.
Elemento 9: em que a coluna de produção tem um conjunto eletromagnético fixo acoplado à mesma, e ainda em que a válvula de segurança inclui um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova.
Elemento 10: em que a energia é enviada para o conjunto eletromagnético fixo, mas nenhuma energia é enviada para a válvula de segurança.
Elemento 11: em que a coluna de produção inclui adicionalmente um conjunto eletromagnético fixo acoplado à mesma, e ainda em que a válvula de segurança inclui um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva de deslizamento ou tubo de fluxo se mova furo acima.
Elemento 12: incluindo ainda a energização do conjunto eletromagnético fixo para fixar o conjunto magnético ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova furo acima.
Elemento 13: incluindo ainda a equalização de uma pressão através do mecanismo de fechamento da válvula após energizar o conjunto
18 / 18 eletromagnético fixo, permitindo assim que o tubo de fluxo abra e se estenda além do mecanismo de fechamento da válvula. Elemento 14: incluindo ainda o corte de energia para o conjunto eletromagnético fixo energizado, fazendo com que o tubo de fluxo se mova furo acima pelo mecanismo de fechamento da válvula e feche a válvula de segurança.
[0036] Os versados na técnica à qual este pedido se refere compreenderão que outras e adições, deleções, substituições e modificações adicionais podem ser feitas às modalidades descritas.
Claims (15)
1. Válvula de segurança, caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo de válvula definindo um furo central que se estende axialmente através do corpo de válvula; uma luva deslizante disposta no furo central; um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante; um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo; um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo da válvula; e um canal de ativação que acopla o pistão e uma pressão de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo.
2. Válvula de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o canal de ativação acopla o pistão e a pressão de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula através do corpo da válvula.
3. Válvula de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção do canal de ativação compreende um anular entre o corpo da válvula e a tubulação disposta em torno do mesmo, ou alternativamente em que a tubulação é uma tubulação de produção, ou alternativamente em que a tubulação é uma porção de uma válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície.
4. Válvula de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui ainda um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar a um conjunto eletromagnético fixo em tubulação disposta em torno do mesmo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova, ou alternativamente em que o conjunto magnético compreende um material ferromagnético.
5. Válvula de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo da válvula define uma porção de uma válvula de segurança de inserção e, ainda, em que nenhuma energia é enviada para a válvula de segurança de inserção.
6. Sistema de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma coluna de produção tendo um furo central da coluna de produção localizado em um furo de poço; e uma válvula de segurança posicionada dentro do furo central da coluna de produção, a válvula de segurança incluindo; um corpo de válvula definindo um furo central que se estende axialmente através do corpo de válvula; uma luva deslizante disposta no furo central; um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante; um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo; um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo da válvula; e um canal de ativação que acopla o pistão e uma pressão na coluna de produção de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo.
7. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do canal de ativação compreende um anular entre o corpo da válvula e a coluna de produção.
8. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a coluna de produção inclui uma válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície, e ainda em que pelo menos uma porção do canal de ativação compreende um anular entre o corpo da válvula e a válvula de segurança de subsuperfície controlada por superfície.
9. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a coluna de produção tem um conjunto eletromagnético fixo acoplado à mesma, e ainda em que a válvula de segurança inclui um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova.
10. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o conjunto magnético compreende um material ferromagnético.
11. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a energia é enviada para o conjunto eletromagnético fixo, mas nenhuma energia é enviada para a válvula de segurança.
12. Método para operar um sistema de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma coluna de produção tendo um furo central da coluna de produção em um furo de poço; posicionar uma válvula de segurança dentro do furo central da coluna de produção, a válvula de segurança incluindo; um corpo de válvula definindo um furo central que se estende axialmente através do corpo de válvula; uma luva deslizante disposta no furo central; um tubo de fluxo disposto em relação à luva deslizante; um pistão operável para transmitir força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo; um mecanismo de fechamento de válvula disposto em uma extremidade distal do corpo da válvula; e um canal de ativação que acopla o pistão e uma pressão na coluna de produção de fundo de poço do mecanismo de fechamento de válvula para fornecer a força para um ou outro da luva deslizante ou tubo de fluxo; aplicar pressão de fundo de poço da coluna de produção abaixo do mecanismo de fechamento de válvula ao pistão através do canal de ativação para mover o pistão e auxiliar na abertura da válvula de segurança.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a coluna de produção adicionalmente inclui um conjunto eletromagnético fixo acoplado à mesma, e ainda em que a válvula de segurança inclui um conjunto magnético móvel com a luva deslizante ou tubo de fluxo, o conjunto magnético operável para acoplar ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a energização do conjunto eletromagnético fixo para fixar o conjunto magnético ao conjunto eletromagnético fixo para evitar que a luva deslizante ou tubo de fluxo se mova furo acima, ou alternativamente que inclui ainda a equalização de uma pressão através do mecanismo de fechamento da válvula após a energização do conjunto eletromagnético fixo, permitindo assim que o tubo de fluxo se abra e se estenda além do mecanismo de fechamento da válvula, ou alternativamente que inclui ainda o corte de energia para o conjunto eletromagnético fixo energizado, fazendo com que o tubo de fluxo se mova furo acima pelo mecanismo de fechamento de válvula e feche a válvula de segurança.
15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a válvula de segurança é uma válvula de segurança de inserção que não tem energia distribuída para ela.
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