BR112021007998A2 - vedação, método para criar uma vedação, e, componente de fundo de poço. - Google Patents
vedação, método para criar uma vedação, e, componente de fundo de poço. Download PDFInfo
- Publication number
- BR112021007998A2 BR112021007998A2 BR112021007998-0A BR112021007998A BR112021007998A2 BR 112021007998 A2 BR112021007998 A2 BR 112021007998A2 BR 112021007998 A BR112021007998 A BR 112021007998A BR 112021007998 A2 BR112021007998 A2 BR 112021007998A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- metal
- shape memory
- state
- memory alloy
- seal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 213
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 212
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 134
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 39
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- -1 copper-aluminum-nickel Chemical compound 0.000 claims description 11
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- IWTGVMOPIDDPGF-UHFFFAOYSA-N [Mn][Si][Fe] Chemical compound [Mn][Si][Fe] IWTGVMOPIDDPGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 239000012781 shape memory material Substances 0.000 description 24
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 6
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000611 Zinc aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920000431 shape-memory polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
- E21B33/1212—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means including a metal-to-metal seal element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/068—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces the packing swelling under working conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
- F16J15/0806—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing characterised by material or surface treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Abstract
VEDAÇÃO, MÉTODO PARA CRIAR UMA
VEDAÇÃO, E, COMPONENTE DE FUNDO DE POÇO. Uma vedação incluindo um
primeiro componente de metal; um segundo componente de metal acoplável
ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo
um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo
estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a
um estímulo externo, a liga com memória de forma transita em uma ou
mais dimensões a partir do primeira estado para o segundo estado,
formando assim pelo menos uma vedação metal com metal.
Description
1 / 25 VEDAÇÃO, MÉTODO PARA CRIAR UMA VEDAÇÃO, E,
[001] A presente divulgação se refere geralmente a vedações de metal com metal. Em particular, a presente divulgação se refere ao uso de material com memória de forma para criar uma ou mais vedações de metal com metal.
[002] As vedações de metal com metal são frequentemente usadas em dispositivos e ferramentas que podem estar sujeitos a temperaturas extremas, pressões e materiais cáusticos que podem destruir ou degradar outros materiais de vedação, como vedações elastoméricas. Esses ambientes podem incluir espaço, mecânica, robótica, hidráulica, petróleo e gás e vários outros campos onde as ferramentas podem estar sujeitas a condições extremas. As vedações de metal com metal fornecem uma vedação mais forte e durável do que materiais mais macios; no entanto, como não permitem deformação elástica suficiente, podem estar sujeitas a falhas se a vedação sofrer uma pequena fratura, escamação ou dano superficial.
[003] A instalação de vedações de metal com metal pode ser um procedimento delicado. Se a vedação de metal for danificada, fraturada ou deslocada durante a instalação, a ferramenta não funcionará com eficiência máxima. As ferramentas usadas em operações de fundo de poço, por exemplo, no campo de petróleo e gás, podem exigir vedações de metal com metal que podem ser submetidas a temperaturas e pressões extremas no fundo do poço. Algumas ferramentas podem ser modulares na forma e podem exigir essas vedações em vários pontos ao longo da montagem da ferramenta. Se as vedações de metal forem danificadas durante a montagem ou transporte da ferramenta de fundo de poço, as ferramentas não serão capazes de funcionar adequadamente quando dispostas no fundo de poço.
2 / 25
[004] As implementações da presente tecnologia serão agora descritas, somente a título de exemplo, com referência às figuras anexas, em que: a FIG. 1 é um diagrama que ilustra um ambiente exemplificativo para um conjunto de ferramenta de fundo de poço englobando uma ou mais vedações de metal com metal; a FIG. 2 é um diagrama que ilustra um anel de retração exemplificativo; a FIG. 3A é um diagrama de um acessório de teste ilustrando uma parte de uma junta de ferramenta de fundo de poço que é compatível com as vedações de metal com metal aqui descritas; a FIG. 3B é um diagrama de um acessório de teste ilustrando uma ferramenta de fundo de poço compatível com as vedações de metal com metal aqui descritas; a FIG. 4A é um diagrama que ilustra um conjunto de ferramenta de fundo de poço exemplificativo compatível com as vedações de metal com metal aqui descritas; e a FIG. 4B é um diagrama que ilustra um conjunto de ferramenta de fundo de poço exemplificativo alternativo compatível com as vedações de metal com metal aqui descritas.
[005] Será apreciado que, para simplicidade e clareza de ilustração, quando apropriado, numerais de referência foram repetidos dentre as diferentes figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos. Além disso, numerosos detalhes específicos são apresentados de modo a proporcionar um entendimento minucioso dos exemplos descritos neste documento. Entretanto, será compreendido pelos versados na técnica que os exemplos descritos neste documento podem ser praticados sem estes detalhes
3 / 25 específicos. Em outros casos, os métodos, procedimentos e componentes não foram descritos em detalhes de modo a não obscurecer a característica relevante relacionada sendo descrita. Além disso, a descrição não será considerada como limitante do escopo das modalidades descritas neste documento. Os desenhos não estão necessariamente em escala e as proporções de certas partes podem ser exageradas para melhor ilustrar detalhes e características da presente divulgação.
[006] É divulgado aqui um método e sistema para criar uma ou mais vedações de metal com metal compatíveis para uso no fundo de poço usando um material com memória de forma. O método pode incluir um material de vedação de qualquer material com memória de forma adequado capaz de suportar as temperaturas e pressões extremas que podem ser experimentadas em um ambiente de fundo de poço. Além disso, a ferramenta que engloba o material de vedação descrito neste documento pode ser projetada de modo que não haja aumento da pressão experimentada pelo material com memória de forma. Como tal, a vedação pode incluir materiais com memória de forma que não são capazes de suportar pressões aumentadas. O material com memória de forma pode ser usado para expandir ou contrair a fim de criar uma ou mais vedações de metal com metal, dependendo do projeto do conjunto de ferramenta. As vedações de metal com metal aqui descritas podem ser capazes de suportar temperaturas e pressões extremas. As pressões com as quais as vedações de metal com metal divulgadas podem suportar podem variar significativamente com base nos materiais usados. Em pelo menos um exemplo, a vedação de metal com metal pode ter uma classificação para pressões significativamente altas, incluindo pressões superiores a 30.000 libras por polegada quadrada (psi).
[007] As vedações de metal com metal divulgadas neste documento incluem vedações de alta expansão usando metal como uma barreira de pressão a fim de produzir uma vedação de alta pressão que não pode ser
4 / 25 alcançada por vedações elastoméricas convencionais.
[008] Conforme usado neste documento, o termo "memória de forma" se refere a um material que pode ser deformado e retornado a uma forma predeterminada quando submetido a um estímulo externo. Especificamente, um material com memória de forma pode incluir dois estados, um estado de austenita ou rígido e um estado de martensita ou mais macio. Quando submetidos a estímulos externos, os materiais com memória de forma podem sofrer um rearranjo da estrutura cristalina do material, permitindo que o material assuma uma forma predeterminada. Estímulos externos capazes de causar um rearranjo cristalino dentro do material podem incluir, mas não estão limitados a, mudanças na temperatura ou pressão, presença de uma corrente elétrica e / ou entrada sônica. As propriedades associadas ao material com memória de forma podem ser selecionadas especificamente com base nos materiais usados para criar a vedação. Por exemplo, diferentes limites de pressão e temperatura para a vedação podem ser alcançados selecionando certos materiais, como várias ligas de metal. Além disso, o tipo e a quantidade de estímulos externos necessários para induzir a mudança cristalina no material podem ser determinados com base na liga selecionada.
[009] As vedações podem incluir qualquer material com memória de forma, conforme descrito acima. Vários materiais podem ser feitos em um material com memória de forma, incluindo polímeros, ligas de metal e híbridos dos dois. Devido às condições extremas experimentadas no fundo do poço, ligas de metal com memória de forma fornecem uma vedação mais forte e eficaz dentro de um conjunto de ferramenta de fundo de poço. Ligas com memória de forma são geralmente mais fortes do que polímeros com memória de forma e, portanto, são capazes de suportar temperaturas e pressões mais altas. O termo "liga", conforme usado neste documento, refere- se a um metal feito pela combinação de dois ou mais elementos metálicos.
5 / 25 Ligas com memória de forma compatíveis com a presente vedação podem incluir, mas não estão limitadas a, ligas metálicas compreendendo níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício, zinco, nióbio e outras ligas metálicas adequadas. Ligas específicas adequadas para criar as vedações de metal com metal aqui descritas podem incluir, mas não estão limitadas a, ligas binárias e ternárias de níquel-titânio, ligas de cobre-alumínio-níquel, ligas de ferro-manganês-silício, ligas de cobre-zinco-alumínio e semelhantes. Conforme descrito acima, as propriedades da vedação podem ser grandemente afetadas pelos elementos usados para criar a liga. Além disso, ligas de metal que compreendem os mesmos elementos de base podem ter propriedades diferentes, dependendo da quantidade de cada elemento presente na liga.
[0010] O material com memória de forma aqui descrito pode ser projetado em qualquer formato para se ajustar a qualquer ferramenta. Por exemplo, o material com memória de forma pode ser usado como um material de vedação dentro de um pequeno envelope de espaço entre duas porções de um conjunto de ferramenta, ou o metal com memória de forma pode ser usado como um membro de força para acoplar várias porções de um conjunto de ferramenta. O material com memória de forma pode ser configurado para fazer a transição entre um primeiro estado e um segundo estado quando exposto a estímulos externos. A transição pode incluir qualquer mudança em uma ou mais dimensões, como uma mudança no comprimento, largura e altura. A mudança na dimensão pode resultar em uma mudança em uma ou mais áreas da superfície e forma da seção transversal do material. Especificamente, o material com memória de forma pode ser configurado para expandir ou contrair, dependendo das necessidades do projeto. Em pelo menos um exemplo, o primeiro estado pode ser um estado contraído e o segundo estado pode ser um estado expandido. A transição entre o primeiro estado e o segundo estado causando uma expansão do material em uma ou mais dimensões (por exemplo, quando o material com memória de forma se
6 / 25 expande ao longo do eixo vertical, ele pode encolher correspondentemente ao longo do eixo horizontal ou vice-versa). Em um exemplo alternativo, o primeiro estado pode ser um estado expandido e o segundo estado pode ser um estado contraído. A transição entre o primeiro estado e o segundo estado causando uma diminuição em uma ou mais dimensões.
[0011] As vedações de metal com metal feitas de acordo com a presente divulgação podem fornecer capacidade de vedação aumentada dentro de ferramentas de fundo de poço. Um material de vedação, conforme descrito neste documento, pode ser usado em conjunto com vários elementos a fim de produzir uma vedação capaz de suportar pressões extremas internas e externas. Em pelo menos uma modalidade, tais pressões podem ser de cerca de 15.000 psi a cerca de 30.000 psi; em uma modalidade alternativa, as pressões podem ser maiores que 15.000 psi; maiores que 30.000 psi; e em ainda outra modalidade, as pressões podem ser significativamente maiores que 30.000 psi sem fraturamento ou falha.
[0012] As vedações de metal com metal descritas neste documento podem ser usadas em conexão com uma ferramenta 200 implantada em um sistema de furo de poço exemplificativo 100 mostrado, por exemplo, na FIG.
1. Um sistema 100 para usar uma ferramenta 200 abrangendo a vedação de metal com metal pode incluir uma sonda de perfuração 110 se estendendo sobre e ao redor de um furo de poço 120. O furo de poço 120 é perfurado dentro de uma formação de terra 150 e pode ter um revestimento 130 revestindo o furo de poço 120, o revestimento 130 é mantido no lugar por cimento 122. Um conjunto de ferramenta de fundo de poço 200 pode ser abaixado no furo de poço 120 por meio de um transporte 140 para um local desejado. Um transporte pode ser, por exemplo, tubular transportado em tubulação, tubulação espiralada, tubulação articulada ou outros tubulares, coluna de completação, cabo de aço, cabo liso, coluna de trabalho ou qualquer outro meio adequado para transportar ferramentas para um furo de poço. A
7 / 25 ferramenta 200 pode ser qualquer ferramenta de fundo de poço que requer uma vedação para evitar que o fluido vaze para fora ou dentro da ferramenta, para evitar que o fluido ambiental de fundo de poço entre na ferramenta e outras complicações semelhantes. Essas ferramentas podem incluir, mas não estão limitadas a, ferramentas modulares com porções removíveis e substituíveis. Ferramentas de fundo de poço compatíveis com a vedação divulgada podem incluir, mas não estão limitadas a, ferramentas de perfilagem, ferramentas de medição, ferramentas de telemetria, ferramentas de canhoneio, ferramentas de completação (por exemplo, em uma completação inteligente usando tubulação de produção), ferramentas de recuperação ou acionamento ou qualquer outro tipo de ferramenta que pode exigir vedações de metal com metal.
[0013] Modificações, adições ou omissões podem ser feitas na FIG. 1 sem fugir do espírito e escopo da presente divulgação. Por exemplo, a FIG. 1 representa componentes do ambiente operacional do furo do poço 100 em uma configuração particular. No entanto, qualquer configuração adequada de componentes pode ser usada. Além disso, menos componentes ou componentes adicionais além dos ilustrados podem ser incluídos no ambiente operacional de furo de poço 100 sem fugir do espírito e escopo da presente divulgação. Deve -se notar que embora, a FIG. 1 represente, de forma geral, uma operação baseada em terra, os versados na técnica reconhecerão rapidamente que os princípios descritos neste documento são igualmente aplicáveis a operações que empregam plataformas e sondas flutuantes ou baseadas no mar ou submarinas, sem fugir do escopo da divulgação. Além disso, muito embora a FIG. 1 represente um furo de poço vertical, a presente divulgação é igualmente bem adequada para uso em furos de poço tendo outras orientações, incluindo furos de poço horizontais, furos de poço inclinados, furos de poço multilaterais ou semelhantes.
[0014] O seguinte ilustra métodos exemplificativos para a criação de
8 / 25 uma ou mais vedações de metal com metal, conforme descrito neste documento. Os exemplos não se destinam a limitar o escopo da presente divulgação e não devem ser interpretados dessa forma.
[0015] O equipamento de fundo de poço pode ser modular de modo que porções de um corpo de ferramenta de fundo de poço possam ser removidas e substituídas para criar ferramentas diferentes, de modo que o mesmo corpo de ferramenta possa ser usado para várias tarefas diferentes. Na montagem de tais ferramentas modulares, vedações podem ser necessárias para evitar vazamentos entre os módulos. Na prática, essas vedações podem ser danificadas à medida que os módulos deslizam para dentro e para fora do lugar, fraturando, rachando ou deformando a vedação de metal com metal conforme o material entra em contato com outras superfícies. Em pelo menos um exemplo, a vedação com memória de forma de metal com metal aqui descrita pode ser usada em um pequeno envelope de espaço para criar uma vedação dentro de uma ferramenta modular de fundo de poço.
[0016] Para fins deste exemplo apenas, o material de vedação com memória de forma é feito de uma liga de níquel titânio e formado em um anel 250 que pode ser disposto dentro de uma ferramenta modular. Um anel com memória de forma 250 de acordo com este exemplo é ilustrado na FIG. 2. O anel 250 pode ter um primeiro estado tendo uma primeira circunferência interna 252, uma primeira circunferência externa 254 e uma primeira altura
256. O anel 250 pode ter um segundo estado tendo uma segunda circunferência interna, uma segunda circunferência externa e uma segunda altura. Dependendo das necessidades do conjunto de ferramenta, a segunda circunferência interna e a segunda circunferência externa podem ser essencialmente iguais ou diferentes da primeira circunferência interna e da primeira circunferência externa. Em alternativa, a segunda altura pode ser igual ou diferente da primeira altura. Em pelo menos um exemplo, o anel 250 pode ser configurado de modo que a estrutura cristalina do material mude do
9 / 25 primeiro estado para o segundo estado em resposta a um estímulo externo, como um aumento na temperatura. Embora o anel 250 ilustrado na FIG. 2 tenha superfícies lisas em todos os lados, em exemplos alternativos, a superfície da vedação pode incluir ranhuras ou picos para aumentar a eficiência da vedação de pressão. Por exemplo, o anel de vedação pode incluir um pico nas superfícies superior e inferior para fornecer uma vedação de metal com metal mais forte.
[0017] Conforme mostrado na FIG. 3A, o anel 250 pode ser colocado dentro de um recesso 222, como uma ranhura de suporte de vedação, de um primeiro componente de metal 220. Embora a FIG. 3A indique a presença de três recessos 222 e três anéis 250, qualquer número de anéis 250 pode ser usado, dependendo do projeto do primeiro componente 220. Conforme ilustrado, o anel 250 pode ser configurado de modo que, quando no primeiro estado, a altura do anel 250 seja menor do que a profundidade do recesso 222. Em tal configuração, o anel 250 não entra em contato com qualquer superfície diferente do recesso 222 do primeiro componente 220, permitindo que o primeiro componente 220 seja movido para dentro e para fora de uma ferramenta sem causar danos à vedação. Por exemplo, o primeiro componente 220 pode ser acoplado a um segundo componente de metal 240, como ilustrado na FIG. 3B, alinhando o anel 250 com as portas no segundo componente 240. O segundo componente 240 pode ser um componente correspondente, complementar ao primeiro componente 220.
[0018] Uma vez que o primeiro componente 220 é acoplado ao componente de acoplamento 240, o anel 250 pode ser exposto a estímulos externos, fazendo com que o material seja submetido a um rearranjo cristalino, resultando no segundo estado. Por exemplo, o primeiro estado do anel 250 pode ser uma estrutura cristalina de martensita tendo uma primeira altura menor do que a profundidade do recesso 222 do primeiro componente 220 e o segundo estado pode ser uma estrutura cristalina de austenita, que
10 / 25 pode ter uma segunda altura maior do que a profundidade do recesso 222, de modo que, quando no segundo estado, várias vedações de metal com metal de alta pressão sejam criadas. Por exemplo, uma primeira vedação metal com metal é criada entre o primeiro componente 220 e o anel 250 e uma segunda vedação metal com metal é criada entre o componente coincidente 240 e o anel 250. Em pelo menos um exemplo, os estímulos externos podem aquecer o anel 250 a uma temperatura predeterminada. A temperatura necessária para fazer com que o material transite do primeiro estado para o segundo estado depende do material. Em pelo menos alguns exemplos, a temperatura de transição pode ser tão baixa quanto as temperaturas logo acima das temperaturas criogênicas (por exemplo, -120°C ou inferior); em outros exemplos, a temperatura de transição pode ser tão alta quanto cerca de 300⁰C. A temperatura na qual a transição ocorre é altamente dependente da liga, por exemplo, algumas ligas com memória de forma podem fazer a transição em temperaturas entre as temperaturas criogênicas e a temperatura ambiente, algumas podem fazer a transição em temperaturas acima da temperatura ambiente e algumas podem ter uma temperatura de transição significativamente mais alta. Embora o Exemplo 1 indique que o próprio anel é aquecido até a temperatura de transição, qualquer porção, ou a totalidade, da ferramenta pode ser aquecida, desde que o material com memória de forma atinja a temperatura de transição, a fim de permitir que o material com memória de forma sofra rearranjo cristalino. As vedações de metal com metal criadas pelo material com memória de forma, conforme descrito, podem suportar pressões extremas. Esses níveis de pressão podem variar significativamente dependendo da memória de forma, bem como das temperaturas ambientais.
[0019] Embora o presente exemplo descreva uma mudança na estrutura cristalina que causa uma mudança na altura ou espessura do anel, deve ser óbvio para aqueles versados na técnica que a vedação com memória
11 / 25 de forma pode ser projetada para expandir ou contrair ao longo de qualquer eixo, a fim de alcançar o efeito desejado.
[0020] Em pelo menos um exemplo, uma vez que as vedações de metal com metal são criadas, o anel permanecerá no segundo estado até ser exposto a temperaturas abaixo de zero. Para ferramentas modulares, se a desmontagem for desejada, o material com memória de forma pode ser resfriado a temperaturas abaixo de zero, permitindo que o anel retorne ao primeiro estado e o primeiro componente seja removido do componente de acoplamento. Em um exemplo alternativo, o anel de vedação pode ser um meio permanente de vedar o primeiro componente ao componente correspondente e pode ser mantido no segundo estado ao longo da vida da ferramenta.
[0021] Em pelo menos um exemplo, recursos de vedação de carga pontual podem ser adicionados ao material de vedação com memória de forma ou às superfícies de acoplamento do primeiro componente e do componente de acoplamento a fim de reduzir a área de contato e criar uma vedação de pressão mais alta.
[0022] Embora o exemplo anterior inclua uma vedação que se expande do primeiro estado para o segundo estado a fim de entrar em contato com ambos os componentes, seria óbvio para aqueles versados na técnica que a vedação com memória de forma poderia ser configurada para contatar apenas um dos metais componentes no estado expandido ou contratado.
[0023] Ferramentas de fundo de poço usadas em operações de furo de poço estão sujeitas a ambientes extremos, não apenas com relação a temperaturas e pressões excessivas, mas também com relação a fluidos corrosivos encontrados em um fundo de poço, como sulfeto de hidrogênio. Alguns materiais com memória de forma podem ser suscetíveis a rachaduras ou erosão quando expostos a esses fluidos corrosivos de fundo de poço. A fim de prolongar a vida útil do material com memória de forma, as vedações de
12 / 25 metal com metal podem ser projetadas para proteger o material com memória de forma do ambiente externo, um exemplo do qual é ilustrado em cada uma das FIGs. 4A e 4B.
[0024] A FIG. 4A ilustra uma vedação de metal com metal exemplificativa dentro de um conjunto de ferramenta de fundo de poço 300, em que uma luva fina 320 é usada para isolar a vedação de anel de liga com memória de forma 330 do ambiente de fundo de poço e para formar parte da vedação de metal com metal quando o anel de liga com memória de forma é ativado. Neste exemplo, o conjunto de ferramenta de fundo de poço 300 pode incluir um componente correspondente 310, uma luva fina 320 e um anel de encolhimento com memória de forma 330. O anel com memória de forma 330 pode ser colocado em torno da luva fina 320; a luva fina 320 pode, então, ser disposta em torno do componente de acoplamento 310. Em pelo menos uma modalidade, uma arruela 340 pode ser incluída a fim de retardar a transferência de calor dos pontos de solda 345 para o anel com memória de forma 330. Além disso, em pelo menos uma modalidade, um ou mais espaçadores 335 podem ser incluídos em cada lado do anel de memória de forma 330 para fornecer suporte para a luva fina 320 e reduzir o movimento da luva fina 320 dentro do conjunto de ferramenta de fundo de poço 300. Esses espaçadores 335 podem ser de qualquer material de suporte adequado, incluindo, mas não se limitando a, um metal com uma baixa condutividade térmica, como cobre-berílio (BeCu). A luva fina 320 pode ser removível ou irremovivelmente acoplada ao componente externo 325 por qualquer meio adequado. Em pelo menos um exemplo, a luva fina 320 pode ser soldada 345 ao componente externo 325 de modo que as duas peças permitam uma vedação estanque a fluidos. O componente de acoplamento 310 pode incluir uma ou mais saliências 312 que podem ser configuradas para atuar como pontos de vedação metal com metal contra a luva fina 320.
[0025] O conjunto de ferramenta de fundo de poço 300 pode, então,
13 / 25 ser submetido a estímulos externos, como aumento de temperatura, a fim de criar um rearranjo cristalino da pista de encolhimento com memória de forma
330. Por exemplo, o anel de retração com memória de forma 330 pode começar em um primeiro estado, em que o anel de retração 330 tem um primeiro diâmetro interno e transição para um segundo estado quando submetido a uma temperatura predeterminada, em que o segundo estado tem um segundo diâmetro interno menor do que o do primeiro diâmetro interno (por exemplo, o anel de retração com memória de forma diminui de tamanho circunferencialmente). Conforme o anel de encolhimento com memória de forma 330 faz a transição para o segundo estado, o anel de encolhimento 330 pode comprimir a luva fina 320 de modo que a luva seja forçada contra o componente de acoplamento 310 e uma ou mais saliências 312 para criar um metal de alta pressão para a vedação de metal com metal. Neste exemplo, o anel de retração 330 fornece a força necessária para criar uma vedação de metal com metal entre a luva fina 320 e o componente de acoplamento 310.
[0026] O grau de deformação do anel de retração com memória de forma 330 pode ser projetado com base na composição elementar da liga com memória de forma usada para criar o anel de retração, bem como seu tamanho inicial, conforme descrito em detalhes acima. Por exemplo, uma liga com memória de forma pode ser selecionada para atingir uma carga desejada suficiente para manter a luva fina 320 em contato com uma ou mais saliências 312, mesmo quando o conjunto de ferramenta de fundo de poço 300 é submetido a pressões extremas no fundo de poço.
[0027] Embora a FIG. 4A ilustre um anel retrátil com memória de forma 330 que tem uma superfície lisa, o anel retrátil com memória de forma pode ser projetado para ter quaisquer contornos de superfície desejados, ou considerados benéficos, com base no projeto do conjunto de ferramenta de fundo de poço 300. Por exemplo, o anel de encolhimento com memória de forma e o componente de acoplamento podem ser projetados de modo que um
14 / 25 acoplamento macho e fêmea seja criado dentro do conjunto de ferramenta de fundo de poço 300.
[0028] Em pelo menos uma modalidade, a pressão que a pista de encolhimento com memória de forma 330 exerce na luva fina 320 é suficiente para manter uma vedação quando submetida a altas pressões (por exemplo, pressões superiores a 20.000 psi), mas baixa o suficiente para que o componente de acoplamento 310 possa ser removido do conjunto de ferramenta de fundo de poço 300, se desejado.
[0029] A FIG. 4B ilustra um uso alternativo da vedação metal com metal divulgada dentro de um conjunto de ferramenta de fundo de poço 350. Conforme indicado na FIG. 4B, dois anéis de memória de forma 360, 364 podem ser fornecidos dentro do conjunto de ferramenta de fundo de poço 350. Em pelo menos uma modalidade, o maior dos anéis com memória de forma (por exemplo, 360) pode ser configurado para contrair quando aquecido e o menor dos anéis com memória de forma (por exemplo, 364) pode ser configurado para expandir quando aquecido. Fornecer múltiplos anéis de memória de forma pode permitir um aumento na força de contato e vedação aprimorada, este arranjo pode permitir que a vedação segure mesmo contra pressões aumentadas. Conforme descrito em relação à FIG. 4A, os anéis com memória de forma (360.364) fornecem a força necessária para criar uma vedação de metal com metal entre os componentes internos da ferramenta. Conforme descrito em detalhes acima, cada anel com memória de forma individual pode ser projetado para gerar e suportar forças variáveis dependendo dos materiais usados, o tamanho da seção transversal e a forma da liga com memória de forma, bem como vários outros fatores. Conforme descrito acima em relação à FIG. 4A, o conjunto de ferramenta de fundo de poço 350 pode ter componentes adicionais, como espaçadores 362, 366, a fim de auxiliar na fixação do conjunto.
[0030] Conforme discutido em detalhes acima, os materiais e
15 / 25 parâmetros do anel de contração de metal de forma podem ser ajustados com base nas aplicações e projetos desejados. Embora o exemplo anterior inclua uma vedação que se contrai do primeiro estado para o segundo estado a fim de entrar em contato com apenas um componente de metal, seria óbvio para aqueles versados na técnica que a vedação com memória de forma poderia ser configurada para entrar em contato com ambos os componentes de metal no estado contratado.
[0031] Embora cada um dos exemplos acima descreva o material com memória de forma sendo aquecido a uma temperatura predeterminada para induzir a transição entre o primeiro estado e o segundo estado, deve ser óbvio para aqueles versados na técnica que qualquer outro meio adequado de induzir a transição em um material com memória de forma pode ser usado. Além disso, a transição do material com memória de forma do primeiro estado para o segundo estado para criar a vedação metal com metal pode ser feita a qualquer momento, incluindo antes de ser disposto no fundo do poço, bem como após ser disposto no fundo do poço.
[0032] Inúmeros exemplos são fornecidos neste documento para melhorar a compreensão da presente divulgação. Um conjunto específico de declarações é fornecido como a seguir.
[0033] Declaração 1: Uma vedação compreendendo um primeiro componente de metal; um segundo componente de metal acoplável ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a um estímulo externo, a liga com memória de forma transita em uma ou mais dimensões a partir do primeira estado para o segundo estado, formando assim pelo menos uma vedação de metal com metal.
[0034] Declaração 2: Uma vedação de acordo com a Declaração 1, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado contraído, o
16 / 25 segundo estado da liga com memória de forma é um estado expandido e em que a liga com memória de forma se expande do primeiro estado para o segundo estado.
[0035] Declaração 3: Uma vedação de acordo com a Declaração 1 ou Declaração 2, em que quando a liga com memória de forma está no estado expandido, a liga com memória de forma confina com o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0036] Declaração 4: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-3, em que quando a liga com memória de forma está no estado expandido, a liga com memória de forma encosta em apenas um do primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0037] Declaração 5: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-4, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado expandido, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado contraído e em que a liga com memória de forma se contrai a partir do primeiro estado para o segundo estado.
[0038] Declaração 6: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-5, em que quando a liga com memória de forma está no estado contraído, a liga com memória de forma encosta em ambos o primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0039] Declaração 7: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-6, em que quando a liga com memória de forma está no estado contraído, a liga com memória de forma encosta em apenas um do primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0040] Declaração 8: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-7, em que a liga com memória de forma compreende dois ou mais elementos, os elementos da liga com memória de forma são selecionados do grupo que consiste em níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício e zinco.
17 / 25
[0041] Declaração 9: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-8, em que a liga com memória de forma é selecionada do grupo que consiste em uma liga de níquel-titânio, uma liga de cobre-alumínio- níquel, uma liga de ferro-manganês-silício e uma liga de cobre-zinco- alumínio.
[0042] Declaração 10: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-9, em que a liga com memória de forma é disposta dentro de um envelope de espaço criado entre as superfícies correspondentes do primeiro componente de metal e o segundo componente de metal, e em que quando a liga com memória de forma faz transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se expande para preencher o envelope espacial.
[0043] Declaração 11: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-10, em que a liga com memória de forma está disposta em torno do primeiro componente de metal e do segundo componente de metal, e em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado que a liga com memória de forma se contrai, comprimindo o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal no outro.
[0044] Declaração 12: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-11, em que a liga com memória de forma está disposta dentro do primeiro componente de metal que está disposto dentro do segundo componente de metal, e em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se expande, pressionando o primeiro componente de metal no segundo componente de metal.
[0045] Declaração 13: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-12, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma
18 / 25 e o primeiro componente de metal e uma segunda vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o segundo componente de metal.
[0046] Declaração 14: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-13, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0047] Declaração 15: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-14, em que a transição em uma ou mais dimensões é selecionada do grupo que consiste em um comprimento, uma largura e uma altura.
[0048] Declaração 16: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-15, compreendendo ainda uma segunda liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado.
[0049] Declaração 17: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-16, em que uma das ligas com memória de forma e a segunda liga com memória de forma são configuradas para expandir quando submetidas ao estímulo externo e o outro da liga com memória de forma e a segunda liga com memória de forma é configurada para se contrair quando submetida ao estímulo externo.
[0050] Declaração 18: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-17, em que a liga com memória de forma e a segunda liga com memória de forma estão dispostas em uma formação concêntrica.
[0051] Declaração 19: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 1-18, em que a transição da liga com memória de forma do primeiro estado para o segundo estado inclui uma mudança na estrutura cristalina da liga com memória de forma.
[0052] Declaração 20: Um método para criar uma vedação que compreende fornecer uma ferramenta de fundo de poço que compreende um primeiro componente de metal; um segundo componente de metal acoplável
19 / 25 ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão; dispor o primeiro componente de metal, o segundo componente de metal e a liga com memória de forma de modo que quando a liga com memória de forma faz a transição em uma ou mais dimensões do primeiro estado para o segundo estado, pelo menos uma vedação de metal com metal é formada; e submeter a liga com memória de forma a um estímulo externo para induzir a transição do primeiro estado para o segundo estado.
[0053] Declaração 21: Um método de acordo com a Declaração 20, em que o estímulo externo é selecionado do grupo que consiste em uma mudança na temperatura, uma mudança na pressão, uma carga elétrica, uma entrada sônica e combinações dos mesmos.
[0054] Declaração 22: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20 ou 21, em que a etapa de organização compreende ainda inserir o primeiro componente de metal no segundo componente de metal; e dispor a liga com memória de forma sobre o segundo componente de metal, em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se contrai, criando uma primeira vedação metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0055] Declaração 23: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-22, em que a etapa de arranjo compreende ainda colocar a liga com memória de forma em um envelope espacial formado na superfície do primeiro componente de metal; e inserir o primeiro componente de metal em uma porção de recepção do segundo componente de metal, em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se expande formando uma primeira vedação metal com metal entre o primeiro componente de metal e a
20 / 25 liga com memória de forma e uma segunda vedação metal com metal entre o segundo componente de metal e a liga com memória de forma.
[0056] Declaração 24: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-23, em que a liga com memória de forma compreende dois ou mais metais, os elementos da liga com memória de forma são selecionados do grupo que consiste em níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício e zinco.
[0057] Declaração 25: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-24, em que a liga com memória de forma é selecionada do grupo que consiste em uma liga de níquel-titânio, uma liga de cobre-alumínio- níquel, uma liga de ferro-manganês-silício e uma liga de cobre-zinco- alumínio.
[0058] Declaração 26: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-25, compreendendo ainda submeter a liga com memória de forma a um segundo estímulo externo para fazer a transição da liga com memória de forma do segundo estado de volta para o primeiro estado.
[0059] Declaração 27: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-26, em que a transição em uma ou mais dimensões é selecionada do grupo que consiste em um comprimento, uma largura e uma altura.
[0060] Declaração 28: Uma vedação de acordo com qualquer uma das Declarações 20-27, compreendendo ainda uma segunda liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado.
[0061] Declaração 29: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-28, em que uma das ligas com memória de forma e a segunda liga com memória de forma são configuradas para expandir quando submetidas ao estímulo externo e o outro da liga com memória de forma e a segunda liga com memória de forma é configurada para se contrair quando submetida ao estímulo externo.
21 / 25
[0062] Declaração 30: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-29, em que a liga com memória de forma e a segunda liga com memória de forma estão dispostas em uma formação concêntrica.
[0063] Declaração 31: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 20-30, em que a transição da liga com memória de forma do primeiro estado para o segundo estado inclui uma mudança na estrutura cristalina da liga com memória de forma.
[0064] Declaração 32: Um sistema que compreende uma ferramenta de fundo de poço dimensionada para ser disposta dentro de um furo de poço, a ferramenta de fundo de poço compreendendo um primeiro componente de metal; um segundo componente de metal complementar ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a um estímulo externo, a liga com memória de forma transita em uma ou mais dimensões a partir do primeiro estado para o segundo estado, formando assim pelo menos uma vedação metal com metal.
[0065] Declaração 33: Um sistema de acordo com a Declaração 32, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado contraído, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado expandido e em que a liga com memória de forma se expande do primeiro estado para o segundo estado.
[0066] Declaração 34: Um sistema de acordo com a Declaração 32 ou Declaração 33, em que quando a liga com memória de forma está no estado expandido, a liga com memória de forma confina com o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0067] Declaração 35: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-34, em que quando a liga com memória de forma está no estado expandido, a liga com memória de forma encosta em apenas um do
22 / 25 primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0068] Declaração 36: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-35, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado expandido, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado contraído e a liga com memória de forma se contrai do primeiro estado para o segundo estado.
[0069] Declaração 37: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-36, em que quando a liga com memória de forma está no estado contraído, a liga com memória de forma encosta em ambos o primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0070] Declaração 38: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-37, em que quando a liga com memória de forma está no estado contraído, a liga com memória de forma encosta em apenas um do primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0071] Declaração 39: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-38, em que o estímulo externo é selecionado do grupo que consiste em uma mudança na temperatura, uma mudança na pressão, uma corrente elétrica, uma entrada sônica e combinações dos mesmos.
[0072] Declaração 40: Um método de acordo com qualquer uma das Declarações 32-39, em que a liga com memória de forma compreende dois ou mais metais, os elementos da liga com memória de forma são selecionados do grupo que consiste em níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício e zinco.
[0073] Declaração 41: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-40, em que a liga com memória de forma é selecionada do grupo que consiste em uma liga de níquel-titânio, uma liga de cobre-alumínio- níquel, uma liga de ferro-manganês-silício e uma liga de cobre-zinco- alumínio.
[0074] Declaração 42: Um sistema de acordo com qualquer uma das
23 / 25 Declarações 32-41, em que a transição em uma ou mais dimensões é selecionada do grupo que consiste em um comprimento, uma largura e uma altura.
[0075] Declaração 43: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-42, compreendendo ainda uma segunda liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado.
[0076] Declaração 44: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-43, em que uma das ligas com memória de forma e a segunda liga com memória de forma são configuradas para expandir quando submetidas ao estímulo externo e o outro da liga com memória de forma a segunda liga com memória de forma é configurada para se contrair quando submetida ao estímulo externo.
[0077] Declaração 45: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-44, em que a liga com memória de forma e a segunda liga com memória de forma estão dispostas concentricamente em torno uma da outra.
[0078] Declaração 46: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-45, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o primeiro componente e uma segunda vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o segundo componente de metal.
[0079] Declaração 47: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-46, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0080] Declaração 48: Um sistema de acordo com qualquer uma das Declarações 32-47, em que a transição da liga com memória de forma do primeiro estado para o segundo estado inclui uma mudança na estrutura cristalina da liga com memória de forma.
24 / 25
[0081] Declaração 49: Um componente de fundo de poço que compreende uma ferramenta de fundo de poço dimensionada para ser disposta dentro de um furo de poço, a ferramenta de fundo de poço compreendendo pelo menos um primeiro componente de metal; e um segundo componente de metal complementar ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a um estímulo externo, a liga com memória de forma transita em uma ou mais dimensões a partir do primeiro estado para o segundo estado, formando assim pelo menos uma vedação metal com metal, em que a liga com memória de forma é moldada para acoplar uma superfície do primeiro componente de metal e do segundo componente de metal.
[0082] Declaração 50: Um componente de fundo de poço, de acordo com a Declaração 49, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado contraído, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado expandido e em que a liga com memória de forma se expande do primeiro estado para o segundo estado.
[0083] Declaração 51: Um componente de fundo de poço de acordo com as Declarações 49 ou Declaração 50, em que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado expandido, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado contraído e em que a liga com memória de forma se contrai do primeiro estado para o segundo estado.
[0084] Declaração 52: Um componente de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das Declarações 49-51, em que a liga com memória de forma está em contato com um dentre o primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
[0085] Declaração 53: Um componente de fundo de poço de acordo com qualquer uma das Declarações 49-52, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre o
25 / 25 primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0086] Declaração 54: Um componente de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das Declarações 49-53, em que a liga com memória de forma está em contato com o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
[0087] Declaração 55: Um componente de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das Declarações 49-54, em que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o primeiro componente e uma segunda vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o segundo componente de metal.
[0088] Declaração 56: Um componente de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das Declarações 49-54, em que o estímulo externo é selecionado do grupo que consiste em uma mudança na temperatura, uma mudança na pressão, uma corrente elétrica, uma entrada sônica e combinações dos mesmos.
[0089] As modalidades mostradas e descritas anteriormente são apenas exemplos. Muito embora inúmeras características e vantagens da presente tecnologia tenham sido estabelecidas na descrição anterior, junto com detalhes da estrutura e função da presente divulgação, a divulgação é apenas ilustrativa e mudanças podem ser feitas em detalhes, especialmente em matéria de formato, tamanho e disposição das partes dentro dos princípios da presente divulgação na medida em que indicado pelo significado geral amplo dos termos usados nas reivindicações anexas. Portanto, será compreendido que as modalidades anteriormente descritas podem ser modificadas dentro do escopo das reivindicações anexas.
Claims (20)
1. Vedação, caracterizada pelo fato de que compreende: um primeiro componente de metal; um segundo componente de metal acoplável ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a um estímulo externo, a liga com memória de forma faz a transição em uma ou mais dimensões a partir do primeiro estado para o segundo estado, formando assim pelo menos uma vedação de metal com metal.
2. Vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado contraído, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado expandido e em que a liga com memória de forma se expande do primeiro estado para o segundo estado.
3. Vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro estado da liga com memória de forma é um estado expandido, o segundo estado da liga com memória de forma é um estado contraído e em que a liga com memória de forma se contrai do primeiro estado para o segundo estado.
4. Vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga com memória de forma compreende dois ou mais elementos, os elementos da liga com memória de forma são selecionados do grupo que consiste em níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício e zinco.
5. Vedação de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a liga com memória de forma é selecionada do grupo que consiste em uma liga de níquel-titânio, uma liga de cobre-alumínio-níquel,
uma liga de ferro-manganês-silício e uma liga de cobre-zinco-alumínio.
6. Vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o primeiro componente de metal e uma segunda vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o segundo componente de metal.
7. Vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma vedação metal com metal inclui uma primeira vedação metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
8. Método para criar uma vedação, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma ferramenta de fundo de poço, compreendendo: um primeiro componente de metal; um segundo componente de metal acoplável ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão; dispor o primeiro componente de metal, o segundo componente de metal e a liga com memória de forma de modo que quando a liga com memória de forma faz a transição em uma ou mais dimensões do primeiro estado para o segundo estado, pelo menos uma vedação de metal com metal é formada; e submeter a liga com memória de forma a um estímulo externo para induzir a transição do primeiro estado para o segundo estado.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o estímulo externo é selecionado do grupo que consiste em uma mudança na temperatura, uma mudança na pressão, uma carga elétrica, uma entrada sônica e combinações dos mesmos.
10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de organização compreende ainda: inserir o primeiro componente de metal no segundo componente de metal; e dispor a liga com memória de forma sobre o segundo componente de metal, em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se contrai, criando uma primeira vedação metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de organização compreende ainda: colocar a liga com memória de forma em um envelope espacial formado na superfície do primeiro componente de metal; e inserir o primeiro componente de metal em uma porção de recepção do segundo componente de metal, em que quando a liga com memória de forma faz a transição do primeiro estado para o segundo estado, a liga com memória de forma se expande formando uma primeira vedação de metal com metal entre o primeiro componente de metal e a liga com memória de forma e uma segunda vedação de metal com metal entre segundo componente de metal e a liga com memória de forma.
12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a liga com memória de forma compreende dois ou mais metais, os elementos da liga com memória de forma são selecionados do grupo que consiste em níquel, titânio, cobre, alumínio, ferro, manganês, silício e zinco.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a liga com memória de forma é selecionada do grupo que consiste em uma liga de níquel-titânio, uma liga de cobre-alumínio-níquel, uma liga de ferro-manganês-silício e uma liga de cobre-zinco-alumínio.
14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda submeter a liga com memória de forma a um segundo estímulo externo para fazer a transição da liga com memória de forma do segundo estado de volta para o primeiro estado.
15. Componente de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma ferramenta de fundo de poço dimensionada para ser disposta dentro de um furo de poço, a ferramenta de fundo de poço compreendendo pelo menos um primeiro componente de metal e um segundo componente de metal complementar ao primeiro componente de metal; e uma liga com memória de forma tendo um primeiro estado e um segundo estado, o primeiro estado e o segundo estado sendo diferentes em pelo menos uma dimensão, em que, em resposta a um estímulo externo, a liga com memória de forma faz a transição em uma ou mais dimensões a partir do primeiro estado para o segundo estado, formando assim pelo menos uma vedação de metal com metal, em que a liga com memória de forma é moldada para acoplar uma superfície do primeiro componente de metal e do segundo componente de metal.
16. Componente de fundo de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a liga com memória de forma está em contato com um dentre o primeiro componente de metal ou o segundo componente de metal.
17. Componente de fundo de poço de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
18. Componente de fundo de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a liga com memória de forma está em contato com um dentre o primeiro componente de metal e o segundo componente de metal.
19. Componente de fundo de poço de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma vedação de metal com metal inclui uma primeira vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o primeiro componente e uma segunda vedação de metal com metal entre a liga com memória de forma e o segundo componente de metal.
20. Componente de fundo de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o estímulo externo é selecionado do grupo que consiste em uma mudança na temperatura, uma mudança na pressão, uma corrente elétrica, uma entrada sônica e combinações dos mesmos.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US2018/067517 WO2020139322A1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method and system for creating metal-to-metal seal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR112021007998A2 true BR112021007998A2 (pt) | 2021-08-03 |
BR112021007998B1 BR112021007998B1 (pt) | 2024-06-25 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20210649A1 (en) | 2021-05-20 |
US20210332662A1 (en) | 2021-10-28 |
US11767730B2 (en) | 2023-09-26 |
WO2020139322A1 (en) | 2020-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5199497A (en) | Shape-memory actuator for use in subterranean wells | |
US7997337B2 (en) | Eutectic material-based seal element for packers | |
US4515213A (en) | Packing tool apparatus for sealing well bores | |
US8205670B2 (en) | Metal annulus seal | |
BR112019005712B1 (pt) | Aparelho usado poço abaixo adjacente a uma superfície circundante | |
BR112020005388B1 (pt) | Método para formar uma vedação em um furo de poço e pilha de vedação de metal intumescível | |
CN108868692B (zh) | 一种用于深水环空圈闭压力治理的套管附加腔室泄压装置 | |
US4588029A (en) | Expandable metal seal for a well tool | |
US20120298359A1 (en) | Sealing method and apparatus | |
BR102012031139A2 (pt) | Conjunto de cabeça de poço e método para vedar um suspensor a um membro de cabeça de poço | |
BRPI0818055A2 (pt) | conector | |
BR112018075798B1 (pt) | Gaxeta de furo de poço, sistema de poço, e, método de operação em um poço | |
BR102012025114B1 (pt) | Conjunto de vedação e método para a vedação dentro de um espaço anular | |
CA2392147C (en) | Sealing off openings through the wall of a well tubular | |
NO315285B1 (no) | Brönnhullsredskap for frakopling og tilkopling av brönnrörledning | |
US20090206552A1 (en) | Shape memory (alloy) hermetic seal and threaded joint incorporating same | |
BRPI1000834B1 (pt) | Sistema de cabeça de poço | |
BR102013005717B1 (pt) | conjunto de manga, e, métodos de atuar um conjunto de manga e de tratar uma formação subterrânea | |
BR102016003364B1 (pt) | Conjuntos de vedação para vedação e travamento de um suspensor de invólucro para uma cabeça de poço | |
SE1451379A1 (en) | Temperature activated zonal isolation packer | |
US11767730B2 (en) | Method and system for creating metal-to-metal | |
BR112021007998B1 (pt) | Vedação, método para criar uma vedação, e, componente de fundo de poço | |
CN107893642B (zh) | 一种井下作业用金属封隔器的使用方法 | |
CN201835779U (zh) | 一种石油膨胀管座封系统 | |
CN104929562A (zh) | 封隔器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 26/12/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |