BR122013000176B1 - TOOL FOR USE IN AN UNDERGROUND WELL TO SEAL A GENERALLY CYLINDIC INTERNAL SURFACE OF A TUBULAR OR OTHER WELL BACKGROUND TOOL AND SEAL FORMATION METHOD - Google Patents

TOOL FOR USE IN AN UNDERGROUND WELL TO SEAL A GENERALLY CYLINDIC INTERNAL SURFACE OF A TUBULAR OR OTHER WELL BACKGROUND TOOL AND SEAL FORMATION METHOD Download PDF

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERRAMENTA PARA USO EM UM POÇO SUBTERRÂNEO PARA VEDAR UMA SUPERFÍCIE INTERNA GERALMENTE CILÍNDRICA DE UM TUBULAR OU OUTRA FERRAMENTA DE FUNDO DE POÇO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DA VEDAÇÃO".Patent Descriptive Report for "TOOL FOR USE IN AN UNDERGROUND WELL FOR SEALING A GENERALLY CYLINDIC SURFACE OF A TUBULAR OR OTHER WELL BACKGROUND TOOL AND METHOD".

Dividido do PI0209857-1, depositado em 15.05.2002. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃODivided from PI0209857-1, filed on May 15, 2002. BACKGROUND OF THE INVENTION

Quando da perfuração de um poço, um furo de sonda é tipicamente perfurado a partir da superfície da terra até uma profundidade selecionada e uma fiada de tubos de revestimento é suspendida e depois cimentada no lugar dentro do furo de sonda. Uma broca é então passada através do furo de sonda coberto inicial e é usada para perfurar um furo de sonda de diâmetro menor até uma profundidade ainda maior. Um tubo de revestimento de diâmetro menor é então suspendido e cimentado no lugar dentro do novo furo de sonda. Isto é convencionalmente repetido até que uma pluralidade de tubos de revestimento concêntricos sejam suspendidos e cimentados dentro do poço em uma profundidade que faça com que o poço se estenda através de uma ou mais formações de produção de hidrocarboneto.When drilling a well, a drillhole is typically drilled from the earth's surface to a selected depth and a row of casing pipes is suspended and then cemented into place within the drillhole. A drill is then passed through the initial covered drill hole and is used to drill a smaller diameter drill hole to an even greater depth. A smaller diameter casing tube is then suspended and cemented into place within the new probe bore. This is conventionally repeated until a plurality of concentric casing tubes are suspended and cemented into the well to a depth that causes the well to extend through one or more hydrocarbon production formations.

Em vez de suspender um tubo de revestimento concêntrico a partir do fundo do furo de sonda para a superfície, um revestimento é frequentemente suspendido adjacente à extremidade inferior do tubo de revestimento anteriormente suspenso, ou a partir de um revestimento anteriormente suspendido e cimentado, de modo a estender o revestimento a partir do tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado no fundo do novo furo de sonda. Um revestimento é definido como tubo de revestimento que não se estende para a superfície. Um suspensor de revestimento é usado para suspender o revestimento dentro da extremidade inferior do tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado. Tipicamente, o suspensor de revestimento pode receber uma ferramenta de junção para conectar o revestimento com uma fiada de tubos de revestimento que se estende a partir do suspensor de revestimento para a superfície.Instead of suspending a concentric liner tube from the bottom of the probe hole to the surface, a liner is often suspended adjacent to the lower end of the previously suspended liner tube, or from a previously suspended and cemented liner. extending the liner from the previously fitted liner or liner at the bottom of the new probe bore. A lining is defined as a lining pipe that does not extend to the surface. A liner hanger is used to suspend the liner within the lower end of the previously fitted liner or liner tube. Typically, the casing hanger may be provided with a joining tool for connecting the casing to a row of casing pipes extending from the casing hanger to the surface.

Uma ferramenta corrediça e de ajuste disposta na extremidade inferior de uma tubagem de trabalho pode ser desengatavelmente conectada ao suspensor de revestimento, que é conectado no topo do revestimento. A tubagem de trabalho abaixa o suspensor de revestimento e o revestimento no furo de sonda aberto, de modo que o revestimento se estenda abaixo da extremidade inferior do tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado. O furo de sonda é enchido com fluido, tal como lama de perfuração selecionada, que flui em tomo do revestimento e do suspensor de revestimento à medida que o revestimento é movido para o furo de sonda. A montagem é movida para o poço até que o suspensor de revestimento fique adjacente à extremidade inferior do tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado, tipicamente, com a extremidade inferior do revestimento ligeiramente acima do fundo do furo de sonda aberto.A slide and adjusting tool disposed at the lower end of a work tubing can be releasably attached to the liner hanger, which is attached to the top of the liner. The working tubing lowers the liner hanger and liner into the open probe hole so that the liner extends below the lower end of the previously fitted liner or liner tube. The borehole is filled with fluid, such as selected drilling mud, which flows around the liner and the liner hanger as the liner is moved to the borehole. The assembly is moved into the well until the casing hanger is adjacent to the lower end of the previously adjusted casing tube or casing, typically with the lower end of the casing slightly above the bottom of the open probe hole.

Quando o revestimento alcançar a localização desejada com relação ao fundo do furo de sonda aberto e ao tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado, um mecanismo de ajuste será convencionalmente acionado para mover as mangas corrediças no suspensor de revestimento a partir de uma posição retraída para uma posição expandida e para o engate com o tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado. Em seguida, quando o peso assentado for aplicado às mangas corrediças de suspensor, as mangas corrediças serão ajustadas para sustentarem o revestimento. O suspensor de revestimento típico pode ser acionado, seja hidráulica ou mecanicamente. O suspensor de revestimento pode dispor de um mecanismo de ajuste hidraulicamente operado para ajustar as mangas corrediças do suspensor ou um mecanismo de ajuste mecanicamente operado para ajustar as mangas corrediças. Um mecanismo de ajuste hidraulicamente operado tipicamente emprega um cilindro hidráulico que é acionado por pressão de fluido no furo do revestimento que se comunica com o furo da tubagem de trabalho. Quando do ajuste mecânico do suspensor de revestimento, em geral, será necessário conseguir a relativa rotação de perfuração das peças entre a ferramenta de ajuste e o suspensor de revestimento para desengatar as mangas corrediças do suspensor. As mangas corrediças do suspensor são tipicamente de atuação de uma via em que o suspensor e o revestimento podem ser elevados ou suspensos ascendentemente, mas um movimento descendente do revestimento ajusta as mangas corrediças para sustentarem o suporte e o revestimento dentro do poço.When the liner reaches the desired location with respect to the bottom of the open probe bore and the previously fitted liner or liner, an adjusting mechanism is conventionally actuated to move the sliding sleeves on the liner hanger from a retracted position to a expanded position and for engagement with the previously adjusted casing tube or casing. Then, when seated weight is applied to the hanger sliding sleeves, the sliding sleeves will be adjusted to support the liner. The typical casing hanger can be driven either hydraulically or mechanically. The liner hanger may have either a hydraulically operated adjusting mechanism for adjusting the slider sleeves or a mechanically operated adjusting mechanism for adjusting the sliding sleeves. A hydraulically operated adjusting mechanism typically employs a hydraulic cylinder that is driven by fluid pressure in the casing bore that communicates with the working tubing bore. When mechanically adjusting the liner hanger, it will generally be necessary to achieve relative drilling rotation of the parts between the adjusting tool and the liner hanger to disengage the slider sleeves from the liner. Suspension sliding sleeves are typically one-way acting where the suspender and liner may be raised or suspended upwardly, but a downward movement of the liner adjusts the sliding sleeves to support the support and liner within the well.

Para desengatar a ferramenta corrediça do suspensor de revestimento ajustado, a ferramenta de ajuste pode ser abaixada com relação ao suspensor de revestimento e girada para desengatar uma porca corrediça na ferramenta de ajuste originária do suspensor de revestimento. Cimento é então bombeado no furo da tubagem de trabalho e do revestimento e até a coroa anular formada pelo revestimento e pelo furo de sonda aberto. Antes que o cimento seja assentado, a ferramenta de ajuste e a tubagem de trabalho são removidas do furo de sonda. No caso de um trabalho de cimento malfeito, um obturador de revestimento e uma ferramenta de ajuste de obturador de revestimento podem precisar serem conectados à tubagem de trabalho e abaixados de volta para o furo de sonda. O obturador é ajustado utilizando-se uma ferramenta de ajuste de obturador. Obturadores para revestimentos são muitas vezes denominados de obturadores de "isolamento de revestimento". Um típico sistema obturador de isolamento de revestimento inclui um elemento obturador montado em um mandril e um niple de vedação disposto abaixo do obturador. O niple de vedação é cravado no receptáculo de junção no topo ou abaixo do suspensor de revestimento anteriormente ajustado e cimentado. Um obturador de isolamento de revestimento pode ser usado, conforme explicado acima, para vedar o revestimento no caso de um trabalho de cimento malfeito. O obturador de isolamento de revestimento é tipicamente assentado no topo do suspensor depois que o suspensor é preso no tubo externo, o obturador sendo ajustado pela ferramenta de ajuste para vedar a coroa anular entre o revestimento e o tubo de revestimento ou revestimento anteriormente ajustado.To disengage the adjusted casing hanger sliding tool, the adjusting tool can be lowered relative to the casing hanger and turned to disengage a sliding nut on the casing hanger adjusting tool. Cement is then pumped into the hole in the work tubing and casing and up to the annular crown formed by the casing and the open probe bore. Before the cement is laid, the adjusting tool and work tubing are removed from the drill hole. In the case of sloppy cement work, a liner plug and liner plug adjustment tool may need to be connected to the work piping and lowered back into the drill hole. The shutter is adjusted using a shutter adjustment tool. Coating shutters are often referred to as "coating insulation" shutters. A typical sheath insulation shutter system includes a shutter element mounted on a mandrel and a sealing nipple disposed below the shutter. The sealing nipple is crimped into the junction receptacle at the top or below the previously adjusted and cemented liner hanger. A liner insulation shutter may be used, as explained above, to seal the liner in case of sloppy cement work. The liner insulation plug is typically seated on top of the hanger after the hanger is secured to the outer tube, the plug being adjusted by the adjusting tool to seal the annular crown between the liner and the previously fitted liner or liner.

De maneira geral, quanto mais profundo um poço for perfurado, maior a temperatura e maior a pressão que serão encontradas. Desse modo, são desejáveis obturadores de revestimento que assegurem uma cimenta- ção de qualidade do revestimento, de modo a prover um alto fator de segurança para impedir que o gás originário da formação migre para a coroa anular entre o revestimento e o tubo de revestimento externo.Generally speaking, the deeper a well is drilled, the higher the temperature and the higher the pressure that will be encountered. Accordingly, casing shutters that ensure quality cementation of the casing are desirable in order to provide a high safety factor to prevent formation gas from migrating to the annular crown between the casing and the outer casing pipe. .

Durante a operação de cimentação, o fluido, tal como lama de perfuração na coroa anular entre o revestimento e o tubo de revestimento externo, é deslocado pelo cimento, à medida que o cimento é bombeado para o orifício de fluxo da tubagem de trabalho. Primeiro, a lama de perfuração e, em seguida, o cimento fluem em torno da extremidade inferior do revestimento e até a coroa anular. Se houver uma restrição significativa ao fluxo na coroa anular, o fluxo do cimento será diminuído, não sendo assim alcançado um bom trabalho de cimentação. Qualquer diminuição do cimento na coroa anular dá tempo para que o gás na formação migre para a coroa anular e através do cimento, impedindo assim um bom trabalho de cimenta^ ção.During the cementing operation, fluid, such as drilling mud in the annular crown between the casing and the outer casing pipe, is displaced by the cement as the cement is pumped into the flow hole of the working tubing. First the drilling mud and then the cement flow around the bottom edge of the liner and up to the annular crown. If there is a significant flow restriction in the annular crown, the cement flow will be reduced, thus not achieving a good cementation work. Any decrease in cement in the annular crown gives time for the gas in the formation to migrate to the annular crown and through the cement, thus preventing good cementing work.

Mecanismo de Desenqate de Ferramenta Corredica Como um assunto prático, a ferramenta corrediça de suspensão de revestimento tem que incluir um mecanismo de desengate, de modo que, uma vez que o revestimento esteja confiavelmente ajustado na extremidade inferior do tubo de revestimento, a ferramenta corrediça poderá ser desenga-tada do suspensor de revestimento e recuperada na superfície. Mecanismos convencionais de desengate de ferramenta corrediça de suspensor de revestimento incluem mecanismos hidraulicamente acionados e mecanismos de desengate que são manipulados pela rotação para a esquerda da tubagem de laborar. A rotação para a esquerda da tubagem de laborar é, entretanto, geralmente considerada indesejável, uma vez que ela pode resultar em uma desconexão involuntária de uma das juntas da tubagem de laborar, causando assim a separação da tubagem de laborar, e em uma operação de pescagem para recuperar a ferramenta corrediça, que pode ter sido danificada pela desconexão involuntária. Por várias razões, os mecanismos de desengate de ferramenta corrediça hidraulicamente operados podem deixar de operar, ou podem prematuramente desengatar a ferramenta corrediça a partir do suspensor de revestimento.Sliding Tool Release Mechanism As a practical matter, the sling suspension tool has to include a slack mechanism so that once the sheath is reliably fitted to the lower end of the sheath tube, the sliding tool may be disengaged from the coating hanger and recovered on the surface. Conventional casing hanger sliding tool release mechanisms include hydraulically actuated mechanisms and release mechanisms that are manipulated by rotating the work tubing to the left. Rotation to the left of the work tubing is, however, generally considered undesirable as it may result in an unintentional disconnection of one of the work tubing joints, thereby causing the work tubing to separate, and a fishing to retrieve the slide tool, which may have been damaged by involuntary disconnection. For various reasons, hydraulically operated sliding tool release mechanisms may cease to operate, or may prematurely disengage the sliding tool from the liner hanger.

Consequentemente, são desejados aperfeiçoamentos nos mecanismos de desengate que irão confiavelmente desengatar a ferramenta corrediça do revestimento ajustado apenas quando pretendido, particularmente quando a recuperação for facilmente conseguida e altamente improvável o desengate prematuro da ferramenta corrediça a partir do revestimento.Accordingly, improvements in release mechanisms are desired which will reliably disengage the sliding tool from the adjusted liner only when desired, particularly when recovery is easily achieved and the unlikely disengagement of the sliding tool from the liner is highly unlikely.

Bucha de Empanaue Uma bucha de empanque de suspensor de revestimento convencionalmente veda entre o suspensor de revestimento e a ferramenta corrediça, e, consequentemente, entre o revestimento e a tubagem de laborar ou tubagem de trabalho, que convencionalmente pode ser um tubo de sondagem. Uma bucha de empanque é particularmente exigida durante as operações de cimentação, de modo que o fluido bombeado através do tubo de sondagem continue para o fundo do poço e depois de volta para a coroa a-nular entre o furo de poço e o revestimento para cimentar o revestimento no lugar. Durante as operações de cimentação, o corpo de vedação da bucha de empanque é ajustado na coroa anular entre o suspensor de revestimento e a ferramenta corrediça, e inclui vedações de diâmetro externo para vedan-temente engatar o suspensor de revestimento e vedações de diâmetro interno para vedantemente engatar a ferramenta corrediça. As buchas de empanque são preferivelmente recuperáveis com a ferramenta corrediça para que não se tenha que perfurar as buchas após o término da operação de cimentação, Também, uma bucha de empanque é preferivelmente travável no suspensor de revestimento com o travamento dentro de um perfil para impedir que a bucha se mova axialmente com relação ao suspensor de revestimento. Se a bucha de empanque não for travável no perfil do suspensor de revestimento, a bucha poderá ser "extraída" através do topo do receptáculo, pondo assim a perder um trabalho de cimentação.Packing Bushing A casing hanger packing bushing is conventionally sealed between the casing hanger and the sliding tool, and consequently between the casing and the work tubing or work tubing, which can conventionally be a borehole. A packing sleeve is particularly required during cementing operations so that the fluid pumped through the borehole continues to the bottom of the well and then back to the annular crown between the well bore and the cementing liner. the flooring in place. During cementing operations, the packing bushing sealing body is fitted to the annular crown between the casing hanger and sliding tool, and includes outer diameter seals to seal the casing hanger and inner diameter seals to sealably engage the slide tool. The packing bushings are preferably recoverable with the slide tool so that the bushings do not have to be drilled after the cementing operation is completed. Also, a packing bush is preferably lockable on the casing hanger with the locking within a profile to prevent allow the bushing to move axially with respect to the casing hanger. If the stuffing bushing is not lockable in the casing hanger profile, the bushing may be "pulled out" through the top of the receptacle, thereby losing a cementing job.

Uma bucha de empanque recuperável e travável convencional inclui grampos ou orelhas que são travadas em engate com o suspensor de revestimento para impedir que a bucha de empanque se mova axialmente durante a operação de cimentação. A bucha de empanque é recuperável com a ferramenta corrediça, eliminando assim a necessidade de se perfurar a bucha após o término das operações de cimentação. Dependendo do fabricante, as buchas de empanque recuperáveis são também denominadas de mandris de vedação recuperáveis ou buchas de cimentação recuperáveis. Não obstante a terminologia, a bucha de empanque recuperável e tra-vável veda a coroa anular entre a tubagem de laborar e o topo do revestimento, e pode ser travada em um perfil do suspensor de revestimento pela junta lisa para impedir assim que a bucha seja extraída do suspensor de revestimento.A conventional recoverable and lockable packing gland includes clamps or lugs that are locked in engagement with the liner hanger to prevent the packing gland from moving axially during the cementing operation. The packing bushing is recoverable with the slide tool, thus eliminating the need to drill the bushing after the cementing operations are completed. Depending on the manufacturer, reclaimable packing bushings are also referred to as reclaimable sealing chucks or reclaimable cementing bushings. Regardless of terminology, the recoverable and lockable packing sleeve seals the annular crown between the work tubing and the top of the liner, and can be locked into a liner hanger profile by the smooth gasket to prevent the bushing from being extracted from the coating hanger.

Superfícies cooperantes no adaptador corrediço de revestimento, a junta lisa na ferramenta corrediça, e o corpo de vedação da bucha de empanque axialmente interconectam a bucha ao suspensor de revestimento enquanto do movimento do suspensor de revestimento no poço. Estas superfícies cooperantes podem ser destravadas para desengatarem a ferramenta corrediça a partir do suspensor de revestimento e permitir a manipulação axial da ferramenta corrediça e junta lisa com relação à bucha de empanque. A junta lisa veda assim com a bucha de empanque durante o movimento axial da ferramenta corrediça. Uma vez que as superfícies cooperantes são destravadas umas das outras, ressaltos na bucha de empanque e na ferramenta corrediça são engatados depois de um grau predeterminado de movimento axial entre a ferramenta corrediça e o corpo de vedação, de modo que a bucha de empanque possa ser recuperada para a superfície com a ferramenta corrediça após o término das operações de cimentação. Uma bucha de empanque convencional é descrita na Patente U.S. 4.281.711.Cooperating surfaces on the liner adapter, the smooth gasket on the slide tool, and the packing sleeve sealing body axially interconnect the bushing to the liner hanger while moving the liner hanger into the well. These cooperating surfaces can be unlocked to disengage the slide tool from the liner hanger and allow axial manipulation of the slide tool and smooth gasket with respect to the packing sleeve. The smooth gasket thus seals with the packing sleeve during axial movement of the slide tool. Since the cooperating surfaces are unlocked from each other, bosses on the packing sleeve and the slide tool engage after a predetermined degree of axial movement between the slide tool and the sealing body so that the packing sleeve can be recovered to the surface with the sliding tool after the cementing operations are completed. A conventional stuffing sleeve is described in U.S. Patent 4,281,711.

Uma limitação significativa sobre as buchas de empanque da técnica anterior refere-se à sua recuperabilidade desejada com a ferramenta corrediça, quando ligada ao desejo de recolher a ferramenta corrediça com relação à bucha de empanque antes da operação de cimentação. Um operador tipicamente desejará recolher a ferramenta corrediça depois do desen-gate do suspensor de revestimento para assegurar que estas ferramentas sejam desconectadas. O comprimento da junta lisa da ferramenta corrediça determina o comprimento máximo que a ferramenta corrediça deve ser reco- Ihida depois do desengate do suspensor de revestimento. Quando a bucha de empanque for retirada do suspensor de revestimento, os grampos ou orelhas convencionalmente conduzidos pela bucha de empanque poderão se mover radialmente para dentro, impedindo assim que a bucha de empanque recuperável seja reintroduzida e travada no suspensor de revestimento. As ferramentas corrediças do suspensor de revestimento convencionais não permitem que a bucha de empanque seja "reintroduzida" no suspensor de revestimento, restabelecendo assim a integridade de pressão entre o suspensor de revestimento e a ferramenta corrediça. Em muitas aplicações, é difícil para o operador determinar a quantidade exata da ferramenta corrediça que foi recolhida, particularmente, quando da operação em poços altamente desviados e profundos. Se o operador recolher a ferramenta corrediça em uma distância axial não permitida pelo comprimento de uma junta lisa, a bucha de empanque será puxada com a ferramenta corrediça e será desen-gatada do suspensor de revestimento, o que pode causar uma falha de ci-mentação que custará milhões de dólares para o operador em tempo e dinheiro perdidos. As conseqüências do desassentamento involuntário da bucha de empanque a partir do suspensor de revestimento e da possível não-reintrodução e travagem no suspensor de revestimento podem ser muito graves. A junta lisa usada com a ferramenta corrediça de suspensor de revestimento apresenta uma superfície de diâmetro externo polida que veda contra as vedações de diâmetro interno no corpo de vedação da bucha de empanque. A superfície de diâmetro externo da junta lisa pode ficar arranhada ou danificada durante o manuseio, causando assim um vazamento de cimento durante a operação de cimentação. Uma vez que a ferramenta corrediça for projetada para se mover em distâncias axialmente substanciais com relação à bucha de empanque, as vedações internas no corpo da vedação podem ser desgastadas durante o processo de cimentação devido ao movimento alternado da junta lisa da ferramenta corrediça. Este problema será agravado, quando a qualidade da superfície polida na junta lisa tiver se deteriorado. Juntas lisas axialmente longas apresentam um alto custo de fabricação e manutenção.A significant limitation on prior art packing bushings relates to their desired recoverability with the slide tool when connected to the desire to retract the slide tool with respect to the packing bush prior to the cementing operation. An operator will typically wish to retract the slide tool after the hanger hanger has been released to ensure that these tools are disconnected. The length of the sliding tool's smooth joint determines the maximum length that the sliding tool must be retracted after the liner hanger disengages. When the packing bushing is removed from the casing hanger, the clamps or ears conventionally driven by the packing bushing may move radially inward, thereby preventing the reclaimable packing bushing from being reintroduced and locked into the casing hanger. Conventional casing hanger tools do not allow the packing bushing to be "reintroduced" into the casing hanger, thus restoring pressure integrity between the casing hanger and the sliding tool. In many applications, it is difficult for the operator to determine the exact amount of slide tool that has been collected, particularly when operating in highly deviated and deep wells. If the operator retracts the sliding tool at an axial distance that is not allowable for the length of a smooth joint, the packing sleeve will be pulled with the sliding tool and will be disengaged from the casing hanger, which may cause a cement failure. which will cost the operator millions of dollars in lost time and money. The consequences of unintentional disassembly of the packing sleeve from the liner hanger and possible non-reintroduction and braking on the liner hanger can be very serious. The smooth gasket used with the casing hanger sliding tool features a polished outside diameter surface that seals against the inside diameter seals on the packing sleeve seal body. The outer diameter surface of the smooth joint may be scratched or damaged during handling, thus causing a cement leak during the cementing operation. Since the slide tool is designed to move at axially substantial distances from the packing sleeve, the internal seals in the seal body may be worn during the cementing process due to alternating movement of the smooth slide tool joint. This problem will be aggravated when the quality of the smooth surface on the smooth joint has deteriorated. Axially long smooth joints are costly to manufacture and maintain.

Outro problema com a bucha de empanque da técnica anterior refere-se à capacidade de carga limitada das orelhas que travam a bucha de empanque no suspensor de revestimento. As buchas de empanque convencionais utilizam múltiplas orelhas que se projetam a partir do corpo de vedação de empanque, o que aumenta a complexidade e o custo da bucha de empanque. O tamanho limitado destas orelhas, todavia, restringe ou limita a capacidade de pressão de cimentação da bucha de empanque.Another problem with the prior art stuffing bushing concerns the limited load capacity of the ears locking the stuffing bushing in the casing hanger. Conventional packing bushings use multiple ears that protrude from the packing sealing body, which increases the complexity and cost of the packing bush. The limited size of these ears, however, restricts or limits the packing pressure of the packing sleeve.

Montagem de Aiuste de Obturador Uma ferramenta corrediça de suspensor de revestimento convencional inclui uma montagem de ajuste de obturador, a qual permite a ativação e a vedação do obturador de topo de revestimento. As montagens de ajuste de obturador convencionais incorporam múltiplos grampos ou orelhas carregados por mola que poderão ser comprimidos em uma posição de diâmetro reduzido com a inserção na luva de ajuste de obturador, quando do deslocamento do suspensor de revestimento no poço e da cimentação do revestimento dentro do tubo de revestimento. Quando a montagem de ajuste de obturador for elevada para fora da luva de ajuste de obturador, os grampos ou orelhas se expandirão para um diâmetro maior que o diâmetro interno na extremidade superior da luva ajuste, que é também o receptáculo de junção do suspensor de revestimento. Quando os grampos engatarem o topo da luva ajuste, uma força de ajuste poderá ser transferida da tubagem de laborar através dos grampos e para a luva ajuste de obturador à medida que o peso da tubagem de laborar for afrouxado para ajustar o elemento obturador.Shutter Auster Assembly A conventional casing hanger sliding tool includes a shutter adjustment assembly, which enables activation and sealing of the casing top shutter. Conventional plug fitting assemblies incorporate multiple spring loaded clamps or ears that can be compressed into a reduced diameter position with insertion into the plug fitting sleeve when displacing the casing hanger in the well and casing cementation within. of the casing tube. When the shutter adjustment assembly is raised out of the shutter adjustment sleeve, the clamps or ears will expand to a diameter larger than the inside diameter at the upper end of the adjusting sleeve, which is also the liner hanger junction receptacle. . When the clamps engage the top of the adjusting sleeve, an adjusting force may be transferred from the work tubing through the clamps and to the plug fitting glove as the weight of the work tubing is loosened to adjust the plug element.

Algumas montagens de ajuste de obturador da técnica anterior incluem um mancai axial para facilitar a rotação da tubagem de trabalho enquanto do ajuste do elemento obturador. Outras montagens de ajuste de obturador incluem tanto um mancai como um indicador de cisalhamento para prover uma confirmação visual de que a carga de ajuste adequada foi aplicada ao obturador, e/ou uma característica de destravamento que permite que a montagem de ajuste de obturador seja puxada para fora da luva de ajuste de obturador uma vez sem expor os grampos de ajuste. Esta ferramenta permite a reintrodução da montagem de ajuste de obturador na luva de ajuste de obturador uma vez, armando assim os grampos de ajuste de modo que eles fiquem prontos para se expandirem a segunda vez que eles venham a ser puxados para fora da luva de ajuste.Some prior art plug fitting assemblies include an axial bearing to facilitate rotation of the work tubing while adjusting the plug element. Other shutter adjustment assemblies include both a bearing and a shear indicator to provide visual confirmation that proper adjustment load has been applied to the shutter, and / or an unlocking feature that allows the shutter adjustment assembly to be pulled. out of the shutter adjustment sleeve once without exposing the adjustment clamps. This tool allows you to reinsert the shutter adjustment assembly into the shutter adjustment sleeve once, thereby cocking the adjustment clamps so that they are ready to expand the second time they are pulled out of the adjustment sleeve. .

Um problema principal referente às montagens de ajuste de obturador da técnica anterior é a pouca confiabilidade. Em alguns ambientes de poço, os grampos de ajuste de obturador das montagens de ajuste de obturador se rompem e são reintroduzidos na luva de ajuste sem o ajuste do elemento obturador. Os fabricantes proveram mais grampos ou orelhas para aliviar este problema, e/ou proveram molas mais pesadas para pressionar os grampos radialmente para fora. Estas mudanças tiveram um pequeno efeito, talvez nenhum, no tocante à uma maior confiabilidade. A presente invenção procuara oferecer uma ferramenta aperfeiçoada para fundo de poço e correspondente método de formar uma vedação em fundo de poço.A major problem with prior art shutter adjustment mounts is poor reliability. In some well environments, the shutter adjustment clamps of the shutter adjustment assemblies rupture and are reintroduced into the adjusting sleeve without adjusting the shutter element. Manufacturers provided more clips or ears to alleviate this problem, and / or provided heavier springs to press the clips radially outward. These changes have had little, if any, effect on greater reliability. The present invention has sought to provide an improved downhole tool and corresponding method of forming a downhole seal.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Segundo um aspecto desta invenção, uma ferramenta para uso em um poço subterrâneo para vedar uma superfície interna geralmente cilíndrica de um tubular ou outra ferramenta de fundo de poço, é do tipo que compreende um anel de cunha tendo uma superfície externa substancialmente cônica configurada para radialmente expandir uma montagem de vedação anular com o movimento axial da montagem de vedação anular com relação ao anel de cunha, de tal maneira que a montagem de vedação seja expandida a partir de sua posição de inserção para sua posição de vedação expandida, onde a montagem de vedação está em engate de vedação com a superfície interna geralmente cilíndrica.According to one aspect of this invention, a tool for use in an underground well for sealing a generally cylindrical inner surface of a tubular or other wellbore tool is of the type comprising a wedge ring having a substantially tapered radially configured outer surface. expand an annular seal assembly with the axial movement of the annular seal assembly with respect to the wedge ring such that the seal assembly is expanded from its insertion position to its expanded seal position, where the sealing is in sealing engagement with the generally cylindrical inner surface.

De acordo com a invenção a feramenta é caracterizada pelo fato de que a montagem de vedação anular apresenta uma posição de inserção de diâmetro reduzido e uma posição de vedação expandida, a montagem de vedação incluindo uma armação de metal que apresenta uma base anular radialmente para dentro e uma pluralidade de nervuras de metal, cada qual se estendendo radialmente para fora a partir da base, a armação de metal incluindo uma nervura de metal de vedação principal superior angulada para baixo para vedar a pressão abaixo da montagem de vedação, uma nervura de metal de vedação principal inferior angulada para cima para vedar a pressão acima da montagem de vedação, uma vedação elastomérica principal em uma cavidade radialmente para fora a partir da base e axialmente entre a nervura de metal de vedação principal superior e a nervura de metal de vedação principal inferior, uma nervura de metal de vedação secundária superior angulada para baixo axialmente espaçada acima da nervura de metal de vedação principal superior, e uma nervura de metal de vedação secundária inferior angulada para cima axialmente espaçada abaixo da nervura de metal de vedação principal inferior.According to the invention the tool is characterized in that the annular seal assembly has a reduced diameter insert position and an expanded seal position, the seal assembly including a metal frame having a radially inwardly annular base. and a plurality of metal ribs, each extending radially outwardly from the base, the metal frame including a downwardly angled upper main sealing metal rib to seal the pressure below the sealing assembly, a metal rib. bottom main sealing ring angled up to seal the pressure above the seal assembly, a main elastomeric seal in a radially outwardly hollow from the base and axially between the upper main sealing metal rib and the main sealing metal rib lower, one upper secondary seal metal rib angled down axia spaced above the upper main sealing metal rib, and an upwardly angled lower secondary sealing metal rib axially spaced below the lower main sealing metal rib.

De preferência, há um membro de pressionamento superior entre a nervura de metal de vedação principal superior e a nervura de metal de vedação secundária superior para exercer uma força de pressionamento descendente sobre a nervura de metal de vedação superior em resposta à pressão de fluido alta abaixo da montagem de vedação, e um membro de pressionamento inferior espaçado entre a nervura de metal de vedação principal inferior e a segunda nervura de metal de vedação secundária inferior para exercer uma força ascendente na nervura de metal de vedação principal inferior em resposta à alta pressão de fluido acima da montagem de vedação.Preferably, there is an upper biasing member between the upper main sealing metal rib and the upper secondary sealing metal rib to exert a downward pressing force on the upper sealing metal rib in response to high fluid pressure below. and a lower pressing member spaced between the lower main sealing metal rib and the second lower secondary sealing metal rib to exert an upward force on the lower main sealing metal rib in response to the high pressure of fluid above the seal assembly.

Convenientemente, o membro de pressionamento superior é uma vedação elastomérica secundária superior entre a nervura de metal de vedação principal superior e a nervura de metal de vedação secundária superior, e o membro d epressionamento inferior é uma vedação elastomérica secundária inferior espaçada entre a nervura de metal de vedação principal inferior e a nervura de metal de vedação secundária inferior.Conveniently, the upper biasing member is an upper secondary elastomeric seal between the upper main sealing metal rib and the upper secondary sealing metal rib, and the lower compression member is a lower secondary elastomeric seal spaced between the metal rib. lower main seal and the lower secondary seal metal rib.

Convenientemente, uma superfície externa de cada nervura, a nervura de metal de vedação principal superior, a nervura de metal de vedação principal inferior, a nervura de metal de vedação secundária superior e a nervura de metal de vedação secundária inferior, é configurada para formar uma vedação de metal contra metal anular com uma superfície interna geralmente cilíndrica.Conveniently, an outer surface of each rib, the upper main sealing metal rib, the lower main sealing metal rib, the upper secondary sealing metal rib, and the lower secondary sealing metal rib is configured to form a metal to annular metal seal with a generally cylindrical inner surface.

Cada uma das nervuras, a nervura de metal de vedação principal angulada para baixo, a nervura de metal de vedação principal angulada para cima, a nervura de metal de vedação secundária angulada para baixo e a nervura de metal de vedação secundária angulada para cima, pode ser inclinada enquanto na posição de inserção em um ângulo de pelo menos 15° com relação a um plano perpendicular a um eixo central da superfície interna cilíndrica.Each rib, downwardly angled main sealing metal rib, upwardly angled main sealing metal rib, downwardly angled sealing metal rib and upwardly angled secondary sealing metal rib be inclined while in the insertion position at an angle of at least 15 ° with respect to a plane perpendicular to a central axis of the cylindrical inner surface.

De preferência, há um tubo de condução para posicionar a ferramenta em uma localização selecionada abaixo da superfície do poço, a montagem de vedação criando uma vedação entre o tubo de condução e um revestimento no poço. O tubo de condução pode sustentar o anel de cunha geralmente estacionário, enquanto a montagem de vedação se move axialmente com relação ao anel de cunha estacionário.Preferably, there is a guide tube for positioning the tool at a selected location below the well surface, the seal assembly creating a seal between the guide tube and a casing in the well. The guide tube may support the generally stationary wedge ring, while the seal assembly moves axially with respect to the stationary wedge ring.

Também, o tubo de condução pode sustentar a montagem de vedação geralmente estacionária enquanto o anel de cunha se move axialmente com relação à montagem de vedação estacionária. A vedação elastomérica principal poderá incluir uma área de vazio, quando a vedação elastomérica principal for movida para o engate de vedação com a superfície cilíndrica, de tal modo que a vedação elastomérica principal possa se expandir termicamente para encher pelo menos parte da área de vazio em resposta às temperaturas de perfuração elevadas. É vantojoso haver ainda uma ou mais protuberâncias axialmente espaçadas em uma superfície radialmente interna da base anular da armação de metal, cada qual para o engate de vedação de metal contra metal com a superfície externa cônica do anel de cunha.Also, the conduit pipe may support the generally stationary seal assembly while the wedge ring moves axially with respect to the stationary seal assembly. The main elastomeric seal may include a void area when the main elastomeric seal is moved to the sealing engagement with the cylindrical surface, such that the main elastomeric seal may thermally expand to fill at least part of the void area. response to high drilling temperatures. It is advantageous to have one or more axially spaced protrusions on a radially inner surface of the annular base of the metal frame each for metal-to-metal sealing engagement with the conical outer surface of the wedge ring.

Também poderá haver um ou mais membros de vedação elas-toméricos anulares para vedar entre a base da armação de metal e a superfície externa cônica do anel de cunha. A ferramenta poderá compreender ainda uma ou mais protube- râncias de metal anulares em uma superfície externa de um tubo de condução ou uma superfície interna do anel de cunha para formar a vedação de metal contra metal entre o anel de cunha e o tubo de condução.There may also be one or more annular elastomeric sealing members to seal between the base of the metal frame and the conical outer surface of the wedge ring. The tool may further comprise one or more annular metal protrusions on an outer surface of a guide tube or an inner surface of the wedge ring to form the metal-to-metal seal between the wedge ring and the guide tube.

Poderá haver na ferramenta um ou mais membros de vedação elastoméricos anulares em um entre o anel de cunha cônico e um tubo de condução para formar uma vedçaõ elástica entre o tubo de condução e o anel de cunha. A ferramenta pode compreender ainda um membro alongado que apresenta uma superfície troncocônica, virada para fora e adaptada para ser abaixada e suspensa dentro de um furo de poço, e uma manga corre-diça que compreende um anel em C circunferencialmente expansível e retrátil que apresenta dentes de manga corrediça em torno de seu lado externo e uma superfície troncocônica em seu lado interno disposto em torno da superfície troncocônica do membro alongado, de modo que o anel em C possa ser movido verticalmente entre uma posição contraída, na qual os dentes são espaçados a partir do furo de poço, e uma porção expandida, na qual os dentes engatam o furo de poço, O membro alongado pode ser formado com um rebaixo para receber uma extremidade do anel em C para reter o anel em C contraído em torno do membro alongado à medida que este é abaixado, por meio do que, com a remoção da referida extremidade a partir do rebaixo, o anel em C fica livre para se expandir na direção de sua posição totalmente expandida para fazer com seus dentes de manga corrediça agarrem o furo de poço, de maneira que o peso do membro alongado possa ficar pendente a partir do tubo de revestimento com relação ao movimento vertical das superfícies cônicas do anel em C e do membro alongado. A superfície troncocônica do membro alongado pode se estender para baixo e para dentro e a superfície troncocônica do anel em C pode ser deslizável para cima sobre a superfície do membro alongado, à medida que este é abaixado para fazer com que seus dentes se movam para fora para engatarem o furo de poço. A ferramenta pode compreender ainda uma peça conduzida pelo membro alongado para o movimento alternado guiado com relação à mesma e engatável com a extremidade do anel em C ou a fim de remover a extremidade do anel em C a partir do rebaixo e assim desengatá-lo para expansão. A referida peça para desengatar a manga corrediça em C compreende um tirante de ligação que se estende guiavelmente dentro da extremidade do anel em C quando a extremidade do anel em C estiver no rebaixo, para permitir a remoção do anel em Ca partir do rebaixo pelo tirante de ligação e depois a sua liberação deste para permitir que o anel em C se expanda para o engate com o furo do tubo de revestimento.There may be one or more annular elastomeric sealing members in the tool in one between the tapered wedge ring and a guide tube to form an elastic seal between the guide tube and the wedge ring. The tool may further comprise an elongate member having a tapered, outwardly facing surface adapted to be lowered and suspended within a wellbore, and a sliding sleeve comprising a circumferentially expandable and retractable C-ring having teeth sleeve sleeve around its outer side and a frusto-conical surface on its inner side arranged around the frusto-conical surface of the elongate member, so that the C-ring can be moved vertically between a contracted position in which the teeth are spaced apart. from the wellbore, and an expanded portion in which the teeth engage the wellbore. The elongate member may be recessed to receive one end of the C-ring to retain the contracted C-ring around the elongate member. as it is lowered whereby, by removing said end from the recess, the C-ring becomes free to expand in the direction From its fully expanded position to make its sliding sleeve teeth grasp the wellbore, so that the weight of the elongate member can be suspended from the casing tube with respect to the vertical movement of the tapered C-ring surfaces and of the elongated limb. The frusto-conical surface of the elongated limb may extend downward and inward, and the frusto-conical surface of the C-ring may be slidable upwardly over the elongated limb surface as it is lowered to cause its teeth to move outwards. to engage the wellbore. The tool may further comprise a workpiece driven by the elongate member for reciprocating guided movement thereon and engageable with the C-ring end or to remove the C-ring end from the undercut and thereby disengage it to expansion. Said C-sleeve sleeve comprises a tie rod that extends guidebly within the C-ring end when the C-ring end is in the recess, to allow removal of the C-ring from the recess by the tether. and then release it to allow the C-ring to expand into engagement with the casing bore.

Outro aspecto desta invenção é um método de formação de uma vedação de fundo de poço com uma superfície interna geralmente cilíndrica de um tubo ou outra ferramenta de fundo de poço, caracterizada pelo fato de compreender: a provisão de uma montagem de vedação anular disposta em torno de um tubo de condução, a montagem de vedação apresentando uma posição de inserção de diâmetro reduzido e uma posição expandida, a montagem de vedação incluindo uma armação de metal que apresenta uma base anular radialmente para dentro e uma pluralidade de nervuras de metal, cada qual se estendendo radialmente para fora a partir da base, a armação de metal incluindo uma nervura de metal de vedação principal superior angulada para baixo para vedar a pressão abaixo da montagem de vedação, uma nervura de metal de vedação principal inferior angulada para cima para vedar a pressão acima da montagem de vedação, uma vedação elastomérica principal em uma cavidade radialmente para fora a partir da base e axial-mente entre a nervura de metal de vedação principal superior e a nervura de metal de vedação principal inferior, uma nervura de metal de vedação secundária superior angulada para baixo axialmente espaçada acima da nervura de metal de vedação principal superior, e uma nervura de metal de vedação secundária inferior angulada para cima espaçada axialmente abaixo da nervura de metal de vedação principal inferior; a provisão de um anel de cunha que apresenta uma superfície externa substancialmente cônica; e o movimento axial da montagem de vedação anular com relação ao anel de cunha, de tal modo que a montagem de vedação seja expandida a partir de sua posição de inserção para sua posição expandida, onde a montagem de vedação está em engate de vedação com a superfície interna geralmente cilíndrica.Another aspect of this invention is a method of forming a downhole seal with a generally cylindrical inner surface of a pipe or other downhole tool, characterized in that it comprises: providing an annular seal assembly disposed around it. of a conduit pipe, the seal assembly having a reduced diameter insertion position and an expanded position, the seal assembly including a metal frame having a radially inwardly annular base and a plurality of metal ribs each extending radially outwardly from the base, the metal frame including a downwardly angled upper main seal metal rib to seal the pressure below the seal assembly, a lower downward angled main seal metal rib to seal the pressure above the seal assembly, a main elastomeric seal in a radius cavity outwardly from the base and axially between the upper main sealing metal rib and the lower main sealing metal rib, a downwardly angled axially spaced upper secondary sealing metal rib above the sealing metal rib upper main, and an upwardly angled lower secondary sealing metal rib axially spaced below the lower main sealing metal rib; providing a wedge ring having a substantially conical outer surface; and the axial movement of the annular seal assembly with respect to the wedge ring such that the seal assembly is expanded from its insertion position to its expanded position, where the seal assembly is in seal engagement with the generally cylindrical inner surface.

BREVE DESCRICÃO DOS DESENHOS A Figura D1 é uma vista em meia seção do elemento de vedação, de acordo com a presente invenção, posicionado na extremidade inferior de um receptáculo de junção para o movimento ao longo de um cone e para vedação com um tubo de revestimento. A Figura D2 é uma vista ampliada de um elemento de vedação mostrado na Figura 1 posicionado, quando o elemento de vedação inicialmente engatar o tubo de revestimento. A Figura D3 é uma vista em seção transversal do elemento de vedação em sua posição de ajuste final para o engate de vedação entre o cone e o tubo de revestimento.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure D1 is a half section view of the sealing member according to the present invention positioned at the lower end of a junction receptacle for movement along a cone and for sealing with a casing pipe. . Figure D2 is an enlarged view of a sealing member shown in Figure 1 positioned when the sealing member initially engages the liner tube. Figure D3 is a cross-sectional view of the sealing member in its final adjusting position for the sealing engagement between the cone and the casing pipe.

As Figuras B1A e B1B são, respectivamente, uma vista em elevação, rompida em parte, e uma vista de extremidade do anel em C ao longo de sua posição totalmente contraída, onde suas bordas laterais são engatadas entre si; o lado externo do anel em C apresentando fendas verticais para facilitar a passagem de fluido entre o revestimento e o tubo de revestimento de poço externo, quando a manga corrediça for expandida.Figures B1A and B1B are, respectively, a partially broken elevation view and an end view of the C-ring along its fully contracted position, where its side edges are engaged with one another; the outer side of the C-ring has vertical slits to facilitate fluid passage between the casing and the outer well casing tube when the slide sleeve is expanded.

As Figuras B2A e B2B são vistas similares do anel em C na posição totalmente expandida.Figures B2A and B2B are similar views of the C-ring in the fully expanded position.

As Figuras B3A e B3B são vistas em seção vertical da montagem de manga corrediça, onde o anel em C rompido é mostrado na Figura B3A disposto em torno do revestimento com sua extremidade inferior recebida dentro do rebaixo do revestimento, e na Figura B3B, elevado do rebaixo e expandido para uma posição na qual o revestimento pode ser elevado para mover seu lado externo ascendentemente sobre a superfície troncocônica do revestimento, de modo a fazer com que seus dentes engatem o tubo de re- vestimento de poço. A Figura B3C é uma vista detalhada ampliada de uma porção da Figura 3B para ilustrar os dentes de atrito controlado na corrediça interna do anel em C.Figures B3A and B3B are vertical sectional views of the slide sleeve assembly, where the ruptured C-ring is shown in Figure B3A disposed around the liner with its lower end received within the recess of the liner, and in Figure B3B, elevated from the recessed and expanded to a position where the casing can be raised to move its outer side upwardly over the tapered surface of the casing so that its teeth engage the well casing tube. Figure B3C is an enlarged detailed view of a portion of Figure 3B to illustrate the controlled friction teeth on the inner C-ring slide.

As Figuras B4, B5 e B6 são vistas em seção vertical ampliada da montagem que mostra o anel em C, à medida que ele é movido pelo revestimento a partir da posição retraída para a posição expandida, o anel em C sendo mostrado na posição retraída na Figura 4, elevado fora do rebaixo pelo tirante de ligação na Figura 5 para desengatá-lo para se expandir para fora para engatar o tubo de revestimento, e, na Figura 6, o tirante de ligação apresenta uma superfície troncocônica elevada do revestimento sobre a superfície interna do anel em C para fazer com que a manga corrediça em C seja movida para fora para o engate com o tubo de revestimento de poço.Figures B4, B5, and B6 are an enlarged vertical section view of the assembly showing the C-ring as it is moved by the liner from the retracted to the expanded position, the C-ring being shown in the retracted position on the Figure 4, raised outside the recess by the tie rod in Figure 5 to disengage it to expand outward to engage the liner pipe, and in Figure 6, the tie rod has a raised frusto-conical surface of the liner over the surface. inside of the C-ring to cause the C-slide sleeve to be moved outward to engage the well casing tube.

As Figuras B3AA e B3BB são vistas em seção detalhadas, conforme indicado nas Figuras B3A e B3B.Figures B3AA and B3BB are detailed section views as shown in Figures B3A and B3B.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDASDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Referindo-se inicialmente à Figura D1 um elemento obturador anular D10, de acordo com uma realização preferida da presente invenção, é posicionado na extremidade inferior de uma luva propulsora D12 na extremidade inferior de um receptáculo de junção antes do engate de vedação com um tubo de revestimento C. Ranhuras ou roscas convencionais D28 ou conectores similares podem ser usados para interconexão do elemento obturador ao receptáculo de junção. O movimento axial da luva de obturador D12 e, conseqüentemente, do elemento obturador D10 em resposta à operação de ajuste de obturador, empurra o elemento obturador para baixo com relação ao cone afunilado D14 para expandir o elemento de vedação para o engate de vedação com o tubo de revestimento. O cone D14 é, por sua vez, sustentado em um corpo de suspensor de revestimento D16. Em um ambiente onde o elemento obturador não é a vedação de suspensor de revestimento de topo, o elemento obturador D10 pode ser sustentado na extremidade de um acionador de vedação que substitui a luva propulsora D12, e o corpo de suspensor de revestimento D16 pode ser um mandril de obturador ou outro tubo de condução para posicionar o elemento obturador no poço. Na modalidade da Figura D1, o corpo D16 é assim parte do tubo de condução que posiciona o elemento obturador em uma posição selecionada dentro do furo de poço. A luva propulsora do receptáculo de junção, mostrada na Figura D1, representa uma porção inferior de uma luva de acionador que pressiona o elemento obturador a partir de uma posição de inserção de diâmetro reduzido para uma posição vedada ou ativada de diâmetro expandido. A luva de acionamento pode assim aplicar uma força axial selecionada ao elemento obturador para ajustar o obturador. O acionador pode ser seletivamente acionado por vários mecanismos, incluindo o peso assentado ou outra manipulação do tubo de condução, e pode incluir o movimento axial de um pistão em resposta à pressão de fluido, seja com os tampões ou esferas cadentes para aumentar a pressão de fluido, seja sem os mesmos. Detalhes adicionais com relação ao uso do elemento obturador em uma aplicação de suspensor de revestimento são descritos no Pedido Provisório U.S. de Série N° 60/292.049, depositado em 18 de maio de 2001. O elemento obturador, conforme mostrado na Figura D1, está em sua configuração original, na qual o diâmetro externo é reduzido antes de ser vedado com o tubo de revestimento. O elemento obturador D10 é ex-pansível, de modo que ele seja movido para baixo sobre o cone estacionário D14 para vedar contra o tubo de revestimento, conforme discutido abaixo e conforme mostrado na Figura D3. É uma característica da invenção a de que o elemento obturador D10 seja movido para o engate de vedação confiável com o tubo de revestimento por meio de uma operação de ajuste, que inclui o movimento do elemento obturador D10 axialmente com relação ao cone de obturador D14 em vez do movimento do cone com relação ao elemento obturador estacionário. Esta operação de ajuste forma uma vedação mais confiável com o tubo de revestimento, permitindo que as nervuras D20, durante a operação de ajuste, sejam flexionadas ou deformadas na forma do tubo de revestimento.Referring initially to Figure D1, an annular plug member D10, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, is positioned at the lower end of a drive sleeve D12 at the lower end of a junction receptacle prior to sealing engagement with a pipe. Coating C. Conventional D28 slots or threads or similar connectors may be used for interconnecting the plug element to the junction receptacle. The axial movement of the plug sleeve D12 and, consequently, of the plug element D10 in response to the plug adjustment operation, pushes the plug element down relative to the tapered cone D14 to expand the sealing element into the sealing engagement with the plug. casing tube. Cone D14 is in turn supported on a D16 casing hanger body. In an environment where the obturator element is not the top liner hanger seal, the obturator element D10 may be supported at the end of a seal driver replacing the drive sleeve D12, and the liner hanger body D16 may be a shutter chuck or other conduit tube to position the shutter element in the well. In the embodiment of Figure D1, body D16 is thus part of the conduit tube which positions the plug element in a selected position within the wellbore. The junction receptacle drive sleeve, shown in Figure D1, represents a lower portion of a drive sleeve that presses the plug member from a reduced diameter insertion position to a expanded diameter sealed or activated position. The drive sleeve can thus apply a selected axial force to the plug element to adjust the plug. The actuator may be selectively driven by various mechanisms, including seated weight or other handling of the conduit tube, and may include axial movement of a piston in response to fluid pressure, either with the plungers or falling balls to increase the pressure of the piston. fluid, be without them. Further details regarding the use of the plug element in a coating hanger application are described in US Serial Provisional Application No. 60 / 292,049 filed May 18, 2001. The plug element as shown in Figure D1 is in original configuration in which the outside diameter is reduced before being sealed with the casing pipe. The plug element D10 is expandable so that it is moved downwardly over stationary cone D14 to seal against the liner pipe as discussed below and as shown in Figure D3. It is a feature of the invention that the obturator element D10 is moved into reliable sealing engagement with the casing pipe by an adjusting operation, which includes movement of the obturator element D10 axially with respect to the obturator cone D14 at instead of the movement of the cone with respect to the stationary shutter element. This adjusting operation forms a more reliable seal with the liner tube, allowing ribs D20 during the tuning operation to be bent or deformed into the liner tube shape.

Com referência às Figuras D1 e D2, o elemento obturador D10 compreende um corpo de metal interno ou base D18 para deslizamento so- bre o anel de cunha cônico ou cone D14 e flanges ou nervuras anulares D20 que se estendem radialmente para fora a partir da base D18 para engatar o tubo de revestimento. A base D18 é relativamente fina para facilitar a expansão radial. A base D18 e as nervuras D20 formam uma armação de metal para sustentar a borracha ou outros corpos de vedação resilientes, preferivelmente elastoméricos. Anéis de corpos de vedação resilientes D22, D24 e D26 são providos entre as nervuras D20, estando os lados superior e inferior de cada corpo de vedação, preferivelmente, em engate com uma respectiva nervura. O corpo D18 e as nervuras D20 são formadas de material que a-presenta uma ductilidade suficiente para se expandir para a coroa anular entre o tubo de revestimento e o suspensor de revestimento. A porção de metal do elemento obturador, isto é, a base D18 e as nervuras que se projetam radialmente D20, é assim formada de material que é relativamente macio comparado aos metais comumente associados com as ferramentas de perfuração. Isto permite que o elemento obturador confiavelmente se expanda para o engate de vedação com o tubo de revestimento em uma carga de ajuste reduzida.Referring to Figures D1 and D2, obturator member D10 comprises an inner metal body or base D18 for sliding over the tapered wedge ring or cone D14 and annular flanges or ribs D20 extending radially outwardly from the base. D18 to engage the casing tube. Base D18 is relatively thin to facilitate radial expansion. The base D18 and the ribs D20 form a metal frame to support the rubber or other resilient, preferably elastomeric sealing bodies. Resilient seal body rings D22, D24 and D26 are provided between ribs D20, with the upper and lower sides of each seal body preferably engaging with a respective rib. The body D18 and the ribs D20 are formed of material having sufficient ductility to expand into the annular crown between the casing tube and the casing hanger. The metal portion of the plug element, i.e. base D18 and radially projecting ribs D20, is thus formed of material that is relatively soft compared to the metals commonly associated with drilling tools. This allows the plug element to reliably expand into the sealing engagement with the liner pipe at a reduced adjustment load.

As nervuras que se projetam radialmente D20 do elemento obturador são, cada qual, substancialmente anguladas com relação a um plano perpendicular a um eixo central do elemento obturador. Mais especificamente, a linha de centro de cada nervura é angulada além de 15°, e, preferivelmente, em cerca de 30°, com relação ao plano D38 perpendicular ao eixo central do elemento obturador. Embora as nervuras possam ser ligeiramente afuniladas para se tornarem mais finas com o movimento radialmente para fora, as nervuras preferivelmente apresentam uma espessura axial substancialmente uniforme. A nervura D32 é mostrada na Figura D2 em um ângulo D33 entre a linha de centro da nervura e o plano D38. Esta característica permite que cada uma das nervuras D20 se expanda substancialmente à medida que o diâmetro do tubo de revestimento varia ou "se desenvolve", seja em resposta à pressão interna e/ou à expansão térmica. Devido ao fato das nervuras anguladas D20 poderem ser flexionadas, o contato confiável de metal contra metal é mantido entre as extremidades das nervuras e o tu- bo de revestimento, conforme mostrado na Figura D3. O elemento obturador D10 inerentemente forma tanto uma ve dação principal com o tubo de revestimento como uma vedação secundária com o tubo de revestimento, com a vedação secundária dependendo da dí reção de pressão. Também, o elemento obturador pode incluir tanto urra vedação elastomérica principal e uma vedação elastomérica sobressalente como uma vedação metálica principal e uma vedação metálica sobressalen-te. Com referência à Figura D3, deve ser entendido que a inclinação descendente das nervuras D30 e D32 é tal que a pressão de fluido relativamente alta acima do elemento obturador pode passar por estas nervuras e pelo corpo de vedação superior elastomérico D22, de modo que o corpo de vedação interno D24, que constitui uma maior parte da área de vedação elastomérica, forme a vedação elastomérica principal contra o fluxo de fluido. 0 termo "fluido", conforme usado aqui, inclui gás, líquidos e combinações de gás e líquido. O corpo de vedação D24 engata, preferivelmente, as nervuras D32, D34 e a base D18, e preenche, substancialmente, o vazio anular entre estas superfícies. Quando a pressão de fluido estiver acima do elemento de vedação D10, o corpo de vedação inferior D26 posicionado entre as nervuras D34 e D36 formará uma vedação elastomérica secundária sobressalente no caso de vazamento da vedação elastomérica principal. Similarmente, quando a alta pressão de fluido estiver abaixo do elemento obturador, o fluido de alta pressão provavelmente irá fluir além das nervuras D36 e D34, de modo que o corpo de vedação D24 seja o elemento de vedação principal. O corpo de vedação D22 entre as nervuras D30 e D32 se torna assim o elemento de vedação elastomérico secundário. O elemento de vedação elas-toméríca principal é assim pressionado em uma direção axial (geralmente ao longo do eixo central do corpo tubular de condução ou do tubo de revestimento) em resposta ao fluido pressurizado, contra uma nervura inclinada que é angulada na direção da alta pressão, o elemento de vedação elastomérico secundário sendo capturado entre duas nervuras, cada qual angulada na direção do lado de alta pressão, de modo que o elemento de vedação secundário seja também pressionado em uma direção axial contra uma ner- vura angulada na direção da alta pressão. Mais importante ainda é o fato de que a vedação sobressalente, seja aquela do corpo de vedação D22 ou D26, é capturada entre duas nervuras, minimizando assim a probabilidade de fle-xionamento externo da nervura axialmente mais interna D32 ou D34 para ficar alinhada com o plano D38, isto é, perpendicular à parede do tubo de revestimento. O material do corpo de vedação D22 ou D26 atua assim como uma força de pressionamento que tende a reter a nervura D32 ou D34 em um ângulo desejado, o que sustenta então o corpo de vedação principal D24 e impede que a nervura D32 ou D34 fique perpendicular à parede do tubo de revestimento C. No caso das nervuras serem flexionadas além do ponto em que são perpendiculares à parede de tubo de revestimento, o elemento de vedação provavelmente irá perder sua integridade de vedação com o tubo de revestimento. As nervuras radiais D20 são assim verticalmente espaçadas entre si e atuam independentemente com relação às forças de pressão direcionadas para cima e para baixo. O elemento obturador D10 também inclui múltiplas superfícies de vedação de metal, isto é, extremidades de cada uma das nervuras D20, para formar vedações anulares de metal contra metal com o tubo de revestimento. Mais particularmente, estas nervuras anguladas são configuradas para manterem uma vedação constante de metal contra metal com o tubo de revestimento, mesmo que o elemento de vedação possa ser submetido a ciclos de temperatura e pressão de fluido variáveis. Sob alta pressão, as duas nervuras adjacentes à alta pressão podem ser flexionadas na direção da base D18, não mantendo assim a integridade de vedação. Uma vedação de metal principal é, contudo, formada por uma das nervuras axialmente mais internas D32 ou D34 no lado a jusante do corpo de obturador elastomérico D24, e uma vedação sobressalente de metal contra metal é formada pela nervura axialmente mais externa D30 ou D36 espaçada axialmente mais afastada da alta pressão. A alta pressão de fluido força ambas as nervuras principal e secundária sobressalente para reduzir o ângulo D33, formando assim um engate vedado estanque com o tubo de revestimento. A vedação elastomérica sobressalente ou redundante D22 ou D26 exerce uma força de pressionamento que tende a impedir que a vedação de metal principal D32 ou D34 se nova além da posição em que ela é perpendicular à parede do tubo de revestimento.The radially projecting ribs D20 of the obturator element are each substantially angled with respect to a plane perpendicular to a central axis of the obturator element. More specifically, the center line of each rib is angled beyond 15 °, and preferably about 30 °, with respect to the plane D38 perpendicular to the central axis of the obturator element. Although the ribs may be slightly tapered to become thinner with radially outward movement, the ribs preferably have a substantially uniform axial thickness. The rib D32 is shown in Figure D2 at an angle D33 between the rib centerline and the plane D38. This feature allows each rib D20 to expand substantially as the diameter of the casing varies or "develops", either in response to internal pressure and / or thermal expansion. Because the D20 angled ribs can be flexed, reliable metal-to-metal contact is maintained between the rib ends and the casing as shown in Figure D3. The obturator element D10 inherently forms both a main seal with the liner pipe and a secondary seal with the liner pipe, with the secondary seal depending on the pressure direction. Also, the sealing member may include both a main elastomeric seal and a spare elastomeric seal as well as a main metal seal and a spare metal seal. Referring to Figure D3, it should be understood that the downward inclination of ribs D30 and D32 is such that the relatively high fluid pressure above the obturator member can pass through these ribs and the elastomeric upper sealing body D22 such that the body D24 inner seal, which forms a major part of the elastomeric sealing area, forms the main elastomeric seal against fluid flow. The term "fluid" as used herein includes gas, liquids, and gas and liquid combinations. The sealing body D24 preferably engages ribs D32, D34 and base D18, and substantially fills the annular void between these surfaces. When the fluid pressure is above the sealing member D10, the lower sealing body D26 positioned between ribs D34 and D36 will form a spare secondary elastomeric seal in the event of leakage of the main elastomeric seal. Similarly, when the high fluid pressure is below the plugging element, the high pressure fluid is likely to flow beyond the ribs D36 and D34, so that the sealing body D24 is the main sealing element. The sealing body D22 between ribs D30 and D32 thus becomes the secondary elastomeric sealing member. The main elastomeric sealing member is thus pressed in an axial direction (usually along the central axis of the conducting tubular body or casing tube) in response to pressurized fluid against a sloping rib that is angled in the upward direction. pressure, the secondary elastomeric sealing member being captured between two ribs, each angled toward the high pressure side, so that the secondary sealing member is also pressed in an axial direction against an angled upward direction rib. pressure. Most importantly, the spare seal, either that of the seal body D22 or D26, is captured between two ribs, thus minimizing the likelihood of external bending of the axially innermost rib D32 or D34 to be aligned with the rib. plane D38, i.e. perpendicular to the wall of the casing tube. The sealing body material D22 or D26 thus acts as a biasing force that tends to hold the D32 or D34 rib at a desired angle, which then holds the main sealing body D24 and prevents the D32 or D34 rib from becoming perpendicular. to the casing wall C. In the event that the ribs are flexed beyond the point where they are perpendicular to the casing wall, the sealing member will likely lose its sealing integrity with the casing. The radial ribs D20 are thus vertically spaced from each other and act independently with respect to the upward and downward pressure forces. The plug element D10 also includes multiple metal sealing surfaces, i.e. ends of each rib D20, to form metal-to-metal annular seals with the casing tube. More particularly, these angled ribs are configured to maintain a constant metal-to-metal seal with the liner pipe, even though the sealing member may be subjected to varying temperature and fluid pressure cycles. Under high pressure, the two ribs adjacent to the high pressure may be flexed towards the base D18, thus not maintaining the sealing integrity. A main metal seal is, however, formed by one of the axially inner ribs D32 or D34 on the downstream side of the elastomeric plug body D24, and a spare metal-to-metal seal is formed by the axially outer rib D30 or D36 axially further away from high pressure. High fluid pressure forces both spare main and secondary ribs to reduce angle D33, thereby forming a tight sealed engagement with the liner tube. The spare or redundant elastomeric seal D22 or D26 exerts a biasing force that tends to prevent the main metal seal D32 or D34 from becoming new beyond its position perpendicular to the wall of the liner tube.

Com referência, novamente, à Figura D2, cada um dos corpos de vedação elastoméricos D22 ou D24 e D26 é provido com uma área de vazio substancial D23, D25 elo D27 para permitir a compressão do corpo elastomérico e a expansão térmica, de modo que, durante tanto a operação de ajuste final como durante o uso de perfuração, o material semelhante à borracha não seja espremido para fora além das extremidades das nervuras, ou espremido para exercer forças substanciais nas nervuras que irão alterar o flexionamento das nervuras. Preferivelmente, a área de vazio entre as extremidades das nervuras e a base do elemento de vedação é tal que podem ocorrer pelo menos cerca de 5% a 10% da expansão térmica do material elastomérico. Estes 5% a 10% de área de vazio permitem assim a expansão térmica de cada vedação resiliente elastomérica, impedindo assim que a criação de forças adicionais atue sobre as nervuras D20. Cada um dos corpos de vedação elastoméricos inclui assim, preferivelmente, vazios que permitem que cada corpo de vedação resiliente seja comprimido entre as nervuras de metal sem o sobretensionamento ou a deformação das nervuras. Estes vazios serão assim substancialmente enchidos devido à compressão do material de vedação resiliente, e se tornarão cheios, conforme mostrado na Figura 3, devido à compressão dos corpos de vedação e à expansão térmica dos corpos de vedação resilientes. O nível de esforço em cada uma das vedações elastoméricas pode, portanto, permanecer substancialmente constante com os diversos ciclos térmicos no furo de poço.Referring again to Figure D2, each of the elastomeric sealing bodies D22 or D24 and D26 is provided with a substantial void area D23, D25 and D27 to allow elastomeric body compression and thermal expansion, so that, During both the final adjustment operation and during drilling use, the rubber-like material is not squeezed outward beyond the rib ends, or squeezed to exert substantial rib forces that will alter the flexing of the ribs. Preferably, the void area between the rib ends and the base of the sealing member is such that at least about 5% to 10% of the thermal expansion of the elastomeric material may occur. This 5% to 10% void area thus allows the thermal expansion of each resilient elastomeric seal, thus preventing the creation of additional forces on the D20 ribs. Each of the elastomeric seal bodies thus preferably includes voids which allow each resilient seal body to be compressed between the metal ribs without overvoltage or rib deformation. These voids will thus be substantially filled due to compression of the resilient sealing material, and will become full as shown in Figure 3 due to compression of the sealing bodies and thermal expansion of the resilient sealing bodies. The stress level on each of the elastomeric seals can therefore remain substantially constant with the various thermal cycles in the wellbore.

Conforme mostrado na Figura D3, os corpos de vedação elastoméricos foram comprimidos para reduzir a área de vazio, deixando apenas um pequeno volume de vazio para a expansão térmica adicional. A área de vazio é preferivelmente designada como sendo de 5 a 10% do volume dos corpos de vedação resilientes, uma vez que cada corpo de vedação está em sua posição comprimida com as extremidades das nervuras que engatam o tubo de revestimento, embora antes da expansão térmica. A Figura D3 descreve o elemento obturador D10, de acordo com a presente invenção, em engate vedado com o tubo de revestimento C, em uma temperatura na qual o material elastomérico já foi expandido para encher a maior parte da área de vazio discutida acima. A Figura D3 também mostra o flexionamento ou o dobramento destas nervuras a partir da posição de inserção, conforme mostrado em linhas tracejadas com relação à posição de vedação, conforme mostrado em linhas sólidas. A inclinação das nervuras, isto é, o ângulo D33, conforme mostrado na Figura D2, é assim aumentado durante a operação de ajuste de obturador. As nervuras D30 e D32 na extremidade superior do elemento obturador D10 são anguladas para baixo, e as nervuras D34 e D36 na extremidade inferior do elemento obturador são anguladas para cima. Conforme explicado acima, a linha de centro de cada nervura é angulada pelo menos em 15° com relação ao plano D38 perpendicular ao eixo central do elemento 10 antes do ajuste, isto é, quando de um diâmetro reduzido, conforme mostrado na Figura D1. A base D18 da vedação de obturador inclui uma pluralidade de protuberâncias que se projetam para dentro D40. Estas protuberâncias anulares ou frisos no elemento obturador conferem um engate de vedação confiável de metal contra metal com o cone de obturador D14. Estas protuberâncias proporcionam pontos de esforço elevado para formar uma vedação confiável de metal contra metal. Protuberâncias similares D42 no mandril do obturador D16 conferem um engate de vedação de metal contra metal entre o mandril de obturador D16 e o cone de obturador D14. Conseqüentemente, a vedação da presente invenção opera em conjunção com o cone de obturador para obter uma vedação completa de metal contra metal entre o mandril de obturador e o cone de obturador, entre o cone de obturador e o elemento de vedação, e entre o elemento de vedação e o tubo de revestimento. As múltiplas protuberâncias de vedação ou frisos D40 formam vedações de metal contra metal axialmente espaçadas entre a base D18 do elemento de vedação D10 e o cone afunilado D14, enquanto as protuberâncias D42 vedam entre o cone D14 e o corpo de obturador ou outro tubo de condução D16. Estas vedações de metal contra metal são energizadas à medida que a vedação de obturador é ajustada, e incluem, preferivelmente, múltiplas vedações anulares redundantes de metal contra metal. Alternativamente, uma ou ambas as vedações de metal contra metal radialmente internas e intermediárias poderíam ser formadas por protuberânçias anulares no cone de obturado para vedar com cada ou ambos, isto é, a base de elemento obturador D18 e o mandril de obturador D16.As shown in Figure D3, the elastomeric seal bodies were compressed to reduce the void area, leaving only a small void volume for further thermal expansion. The void area is preferably designated to be from 5 to 10% of the volume of resilient seal bodies, since each seal body is in its compressed position with the ends of the ribs engaging the liner pipe, although prior to expansion. thermal Figure D3 depicts plug element D10 according to the present invention in sealed engagement with casing tube C at a temperature at which the elastomeric material has already been expanded to fill most of the void area discussed above. Figure D3 also shows the flexing or bending of these ribs from the insertion position as shown in dashed lines with respect to the sealing position as shown in solid lines. The inclination of the ribs, that is, the angle D33, as shown in Figure D2, is thus increased during the shutter adjustment operation. The ribs D30 and D32 at the upper end of the obturator element D10 are angled downward, and the ribs D34 and D36 at the lower end of the obturator element are angled upwards. As explained above, the centerline of each rib is angled at least 15 ° with respect to the plane D38 perpendicular to the central axis of member 10 prior to adjustment, i.e. when of a reduced diameter, as shown in Figure D1. Shutter seal base D18 includes a plurality of inwardly projecting protrusions D40. These annular protrusions or crimps on the plug element provide a reliable metal-to-metal sealing engagement with the D14 plug cone. These bulges provide high stress points to form a reliable metal to metal seal. Similar protrusions D42 on the shutter mandrel D16 provide a metal-to-metal sealing engagement between the shutter mandrel D16 and the shutter cone D14. Accordingly, the seal of the present invention operates in conjunction with the plug cone to obtain a complete metal-to-metal seal between the plug mandrel and the plug cone, between the plug cone and the sealing member, and between the plug member. sealing tube and casing tube. The multiple sealing bosses or crimps D40 form axially spaced metal-to-metal seals between the sealing member D10 base D18 and the tapered cone D14, while the D42 bosses seal between the D14 cone and the plug body or other conduit pipe D16. These metal to metal seals are energized as the shutter seal is adjusted, and preferably include multiple redundant metal to metal annular seals. Alternatively, one or both of the radially internal and intermediate metal to metal seals could be formed by annular protuberances on the plug cone to seal with either or both, i.e. the plug element base D18 and plug spindle D16.

As vedações elastoméricas resilientes D48 no diâmetro interno do furo de vedação D18 podem ser vedações sobressalentes, uma vez que protuberânçias de metal espaçadas entre si D40 formam a vedação de metal contra metal entre o elemento obturador e o cone, visto que o elemento obturador está totalmente ajustado. Outra vedação elastomérica, tal como uma vedação em V D15, confere uma vedação sobressalente elastomérica entre o cone D14 e o corpo D16. Estas protuberânçias de metal D40 no diâmetro interno do elemento D10 são axialmente alinhadas (lateralmente opostas de forma substancial) com a área onde as nervuras D20 vedam contra o tubo de revestimento. A interface entre o tubo de revestimento e as nervuras de metal D20 do elemento de vedação D10 forçam assim as protuberânçias de vedação de metal D40 para o contato de vedação estanque de metal contra metal com o cone D14. As protuberânçias D42 no corpo D16 estão similarmente axialmente alinhadas com o elemento D10. As vedações de metal contra metal entre o elemento obturador e o cone são preferivelmente providas no elemento obturador, uma vez que sua posição axial com relação ao cone poderá variar com as condições do poço, quando na posição ajustada.Resilient elastomeric seals D48 in the inner diameter of sealing hole D18 may be spare seals, as spaced apart metal protrusions D40 form the metal-to-metal seal between the obturator element and the cone, as the obturator element is fully adjusted. Another elastomeric seal, such as a V15 seal, provides a spare elastomeric seal between cone D14 and body D16. These metal protrusions D40 on the inner diameter of element D10 are axially aligned (substantially laterally opposed) with the area where ribs D20 seal against the casing tube. The interface between the casing tube and the metal ribs D20 of the sealing element D10 thus forces the metal sealing bosses D40 into the metal-to-metal sealing contact with the D14 cone. The protrusions D42 in body D16 are similarly axially aligned with element D10. Metal-to-metal seals between the plug element and the cone are preferably provided in the plug element, as its axial position relative to the cone may vary with well conditions when in the set position.

Com a força de ajuste desejada aplicada ao elemento obturador D10, o elemento obturador será empurrado para baixo, para a rampa de um cone D14, de modo que as nervuras D20 entrem em engate de metal contra metal com o tubo de revestimento. As protuberânçias de vedação de metal D40 e D42 entre o elemento de vedação D10 e o cone D14, e entre o corpo D16 e o cone D14 estão em contato, mas não foram energizadas. Quando a pressão de ajuste for aumentada, as nervuras no elemento de vedação poderão ser flexionadas para dentro para uma posição em linhas sólidas na Figura D3. Esta força de ajuste elevada irá comprimir os corpos de vedação entre as nervuras e fará com que o diâmetro externo de cada corpo de vedação entre em engate de vedação estanque com o tubo de revestimento. Esta força de ajuste elevada irá também fazer com que as protuberâncias de metal D40 ao longo do diâmetro interno do elemento de vedação D10 e as protuberâncias de metal D42 ao longo do diâmetro externo do mandril D16 formem uma vedação confiável de metal contra metal com o cone D14. Sob esta carga, estas protuberâncias de metal formam um alto esforço localizado no ponto em que as protuberâncias engatam o cone para alcançar uma vedação confiável de metal contra metal. As protuberâncias de metal que conferem as vedações de metal contra metal desejadas entre o corpo ou mandril D16 e o cone D14 poderíam ser providas em cada uma dessas superfícies, a superfície externa geralmente cilíndrica do corpo D16 ou a superfície interna geralmente cilíndrica do cone D14. Uma barreira estanque à pressão de fluido confiável, que pode ser tanto uma barreira de líquido como uma barreira de gás, é assim formada com alta confiabilidade sob várias temperaturas, pressões e condições de longevidade de vedação devido à combinação das vedações de metal e elastoméricas. Depois que o elemento de vedação entra em contato com o tubo de revestimento, preventores de aríetes podem ser fechados em torno do tubo de perfuração (ou outro tubo de condução) e a pressão de fluido pode ser aplicada à coroa anular para auxiliar por meio de pressão no ajuste do elemento obturador. O elemento de vedação da presente invenção é bem adequado para uso em um suspensor de revestimento para vedação entre o mandril de obturador do suspensor de revestimento e o tubo de revestimento. O peso assentado inicial no elemento de vedação D10 irá forçar assim o elemento de vedação até o cone D14 e para o contato com o tubo de revestimento C. Inicialmente, o material de vedação que se encontra radialmente para fora das extremidades das nervuras D20 será comprimido para ocupar muito da área de vazio nos corpos de vedação. Uma vez que os corpos elastoméricos tenham sido deformados, de modo que as extremidades das nervuras engatem o tubo de revestimento, a área de vazio restante poderá ter de 5% a 10% do volume de cada corpo de vedação, assumindo que não haja qual- quer expansão significativa dos corpos de vedação devido à expansão térmica. Se os corpos de vedação experimentarem uma alta expansão térmica antes de uma operação de ajuste, a área de vazio será reduzida pela compressão dos corpos de vedação.With the desired adjusting force applied to the plugging element D10, the plugging element will be pushed down to the ramp of a cone D14 so that ribs D20 engage metal against metal with the liner tube. The metal sealing bosses D40 and D42 between sealing member D10 and cone D14, and between body D16 and cone D14 are in contact, but have not been energized. When the set pressure is increased, the ribs on the sealing member may be bent inward to a solid line position in Figure D3. This high adjusting force will compress the sealing bodies between the ribs and cause the outer diameter of each sealing body to seal tightly with the liner pipe. This high adjusting force will also cause the D40 metal bulges along the inside diameter of the D10 sealing member and the D42 metal bulges along the outside diameter of the D16 mandrel to form a reliable metal to metal seal with the cone. D14. Under this load, these metal bulges form a high stress located at the point where the bulges engage the cone to achieve a reliable metal-to-metal seal. Metal protrusions which provide the desired metal-to-metal seals between body or mandrel D16 and cone D14 could be provided on each of these surfaces, the generally cylindrical outer surface of body D16 or the generally cylindrical inner surface of cone D14. A reliable fluid-tight barrier, which can be either a liquid barrier or a gas barrier, is thus formed with high reliability under various temperatures, pressures and sealing longevity conditions due to the combination of metal and elastomeric seals. After the sealing member contacts the liner pipe, water hammer preventers can be closed around the drill pipe (or other conduction pipe) and fluid pressure can be applied to the annular crown to assist by pressure in shutter element adjustment. The sealing member of the present invention is well suited for use in a liner hanger for sealing between the liner hanger shutter mandrel and the liner pipe. The initial seated weight on sealing member D10 will thus force the sealing member into cone D14 and into contact with casing tube C. Initially, sealing material radially outwardly from rib ends D20 will be compressed. to occupy much of the void area in the sealing bodies. Once the elastomeric bodies have been deformed so that the rib ends engage the liner pipe, the remaining void area may be 5% to 10% of the volume of each sealing body, assuming no want significant expansion of sealing bodies due to thermal expansion. If the sealing bodies experience high thermal expansion prior to an adjustment operation, the void area will be reduced by compressing the sealing bodies.

Durante as operações do poço, a pressão poderá fazer com que o tubo de revestimento se expanda no diâmetro e, esta expansão irá fazer com que as nervuras se expandam com o tubo de revestimento, de modo que a posição das nervuras com relação ao tubo de revestimento expandido possa retomar para configuração, conforme mostrado em linhas tracejadas na Figura D3. A capacidade das nervuras de "se desenvolverem" no diâmetro com o tubo de revestimento expandido mantém as extremidades das nervuras em contato confiável de metal contra metal com o tubo de revestimento à medida que o poço atravessa ciclos de pressão e de temperatura. Quando a pressão for liberada e o tubo de revestimento encolher, as nervuras poderão retornar para a configuração de linha sólida, conforme mostrado na Figura 3. O elemento de vedação D10 da presente invenção é assim idealmente adequado para aplicações nas quais a alta pressão pode ser aplicada a partir de cada direção para o elemento de vedação, uma vez que o elemento de vedação inerehtemente apresenta tanto uma vedação principal como uma vedação secundária, com cada vedação elastomérica sendo sustentada em uma direção para resistir ao movimento axial em resposta à alta pressão por uma nervura que é angulada na direção da alta pressão e que permite o flexionamento para se conformar ao tubo de revestimento. A nervura em cada lado do corpo de vedação principal é sustentada pelo corpo de vedação secundário, que pressiona a nervura na direção da alta pressão.During well operations, pressure may cause the casing pipe to expand in diameter, and this expansion will cause the ribs to expand with the casing pipe, so that the position of the ribs relative to the casing pipe. expanded liner may resume for configuration as shown in dashed lines in Figure D3. The ability of ribs to "develop" in diameter with the expanded casing keeps the rib ends in reliable metal-to-metal contact with the casing as the well goes through pressure and temperature cycles. When pressure is released and the casing tube shrinks, the ribs may return to the solid line configuration as shown in Figure 3. The sealing member D10 of the present invention is thus ideally suited for applications where high pressure can be applied. applied from each direction to the sealing member, as the sealing member inertially has both a main seal and a secondary seal, with each elastomeric seal being supported in one direction to resist axial movement in response to high pressure by a rib that is angled in the direction of high pressure and which allows bending to conform to the casing pipe. The rib on each side of the main seal body is supported by the secondary seal body, which pushes the rib in the direction of high pressure.

No caso de um suspensor de revestimento, a ferramenta corre-diça de suspensor de revestimento convencionalmente inclui o atuador que fornece força compressiva ao elemento obturador D10 para ajustar o obturador. Em outras aplicações onde o elemento de vedação é usado, um atuador pode ser usado para aplicar a força compressiva para mover a vedação de uma posição de inserção ou radialmente reduzida para uma posição de ve- dação ou radialmente expandida. O atuador pode ser hidraulicamente ener-gizado ou pode usar operações de ajuste mecânicas. Depois disso, um retentor mantém o elemento de vedação em contato de vedação com o tubo de revestimento, depois que a ferramenta corrediça é retornada para a superfície, impedindo ou limitando o movimento axial do elemento obturador, quando a pressão de fluido for aplicada. O elemento de vedação da presente invenção pode ser usado em diversas aplicações em um furo de poço que apresenta um tubo disposto no mesmo, onde um mandril de obturador ou outro tubo de condução é posicionado dentro do furo de poço para posicionar o elemento obturador em uma localização selecionada. O elemento obturador é disposto em torno do tubo de condução e inclui uma pluralidade de corpos de vedação elastoméri-cos para o engate de vedação com o tubo de furo de poço, e uma pluralidade de nervuras de metal que separam os corpos de vedação elastoméricos, com as extremidades da nervura destinadas ao engate de vedação de metal contra metal com o tubo. O elemento obturador pode ser colidido com o poço em uma configuração similar àquela mostrada na Figura D1, na qual o elemento de vedação apresenta o diâmetro reduzido, e o elemento obturador é deformado radialmente para fora para o engate de vedação com o tubo de furo de poço à medida que ele se move com relação a um anel de cunha cônico, até que o elemento obturador alcance a posição de ajuste final, conforme mostrado na Figura D3. O elemento de vedação de ajuste radial da presente invenção pode ser assim usado para diversos tipos de ferramentas de perfuração. Nervuras de metal secundárias sobressalentes adicionais poderíam ser providas, bem como corpos elastoméricos sobressalentes adicionais que engatam estas nervuras adicionais. Vários tipos de tubos de condução podem ser usados para posicionar o elemento obturador em uma localização selecionada abaixo da superfície do poço. O cone ou anel de cunha substancialmente cônico pode ter várias construções com uma superfície cônica geralmente externa configurada para radialmente expandir a montagem de vedação anular ou o obturador com o movimento axial do elemento obturador com relação ao anel de cunha, devido ou ao movimento axial do elemento obturador com relação ao anel de cunha estacionário ou ao movimento axial do anel de cunha com relação ao elemento obturador estacionário. Em uma modalidade preferida, a montagem de vedação inclui um corpo de vedação elastomérico superior, um corpo de vedação elastomérico principal e um corpo de vedação elastomérico inferior. Enquanto cada um dos corpos de vedação superior e inferior idealmente confere a vedação elastomérica sobressalente, no caso de vazamento da vedação elastomérica principal, é uma importante função do corpo de vedação superior D22 e do corpo de vedação inferior D26 a de prover uma força de pressionamento desejada contra a respectiva nervura D32 ou D34. Estes corpos de vedação elastoméricos funcionam assim como membros de pressionamento entre a nervura axialmente mais externa e a nervura interna adjacente para exercer uma força que impede que a nervura interna seja flexionada para além de um estágio predeterminado. Por exemplo, o corpo de vedação inferior D26 engata tanto a nervura interna D34 como a nervura externa D36 e exerce uma força de pressionamento ascendente para impedir que a nervura D34 se mova para baixo além de uma posição onde ela é perpendicular à parede do tubo de revestimento. Ao mesmo tempo, o corpo de vedação inferior D26 exerce uma força de pressionamento descendente que tenderá a aumentar o flexionamento descendente à nervura externa D36, quando a nervura interna D34 for flexionada para baixo em resposta à alta pressão acima do elemento obturador.In the case of a casing hanger, the casing hanger sliding tool conventionally includes the actuator that provides compressive force to the plug element D10 to adjust the plug. In other applications where the sealing member is used, an actuator may be used to apply compressive force to move the seal from an insertion position or radially reduced to a seal position or radially expanded. The actuator may be hydraulically powered or may use mechanical adjustment operations. Thereafter, a retainer maintains the sealing member in sealing contact with the liner pipe after the slide tool is returned to the surface, preventing or limiting the axial movement of the sealing member when fluid pressure is applied. The sealing member of the present invention may be used in various applications in a wellbore having a tube disposed therein, where a plug mandrel or other conduit tube is positioned within the wellbore to position the plugging member in a selected location. The plug element is disposed around the conduit pipe and includes a plurality of elastomeric sealing bodies for sealing engagement with the borehole pipe, and a plurality of metal ribs separating the elastomeric sealing bodies, with the rib ends for metal-to-metal sealing engagement with the pipe. The plugging element may be collided with the well in a configuration similar to that shown in Figure D1, in which the sealing element is of reduced diameter, and the plugging element is radially deformed outwardly to the sealing engagement with the bore tube. well as it moves relative to a tapered wedge ring until the obturator member reaches the final adjustment position as shown in Figure D3. The radial adjustment sealing member of the present invention can thus be used for various types of drilling tools. Additional spare secondary metal ribs could be provided, as well as additional spare elastomeric bodies engaging these additional ribs. Various types of conduit pipes may be used to position the plug element at a selected location below the well surface. The substantially tapered cone or wedge ring may have various constructions with a generally outer conical surface configured to radially expand the annular seal assembly or plug with the axial movement of the plug element relative to the wedge ring due to or axial movement of the plug element with respect to the stationary wedge ring or axial movement of the wedge ring with respect to the stationary plug element. In a preferred embodiment, the seal assembly includes an upper elastomeric seal body, a main elastomeric seal body and a lower elastomeric seal body. While each of the upper and lower sealing bodies ideally gives the spare elastomeric seal, in case of leakage of the main elastomeric seal, it is an important function of the upper sealing body D22 and the lower sealing body D26 to provide a pressing force. against the respective rib D32 or D34. These elastomeric sealing bodies thus function as biasing members between the axially outermost rib and the adjacent inner rib to exert a force that prevents the inner rib from flexing beyond a predetermined stage. For example, the lower sealing body D26 engages both the inner rib D34 and the outer rib D36 and exerts an upward pressing force to prevent the rib D34 from moving downward beyond a position where it is perpendicular to the pipe wall. coating. At the same time, the lower sealing body D26 exerts a downward biasing force which will tend to increase downward flexing to the outer rib D36 when the inner rib D34 is bent downwardly in response to the high pressure above the obturator member.

Além da vedação de metal contra metal principal, da vedação de metal contra metal secundária, da vedação elastomérica principal e da vedação elastomérica secundária poderíam ser providos conjuntos adicionais de vedações de metal contra metal e elastoméricas no elemento obturador. Os corpos elastoméricos que são configurados além daqueles mostrados aqui podem ser assim usados para esta finalidade. Vários tipos de materiais plásticos nas várias configurações podem prover a força de pressionamento desejado, e idealmente também uma vedação resiliente secundária. Alternativamente, uma mola ondulada ou outro membro de pressionamento de material metálico pode ser usado no lugar dos corpos elastoméricos D22 e D26 ou em cooperação com os mesmos.In addition to the metal to main metal seal, the metal to secondary metal seal, the main elastomeric seal and the secondary elastomeric seal, additional sets of metal to metal and elastomeric seals could be provided in the plug element. Elastomeric bodies that are configured in addition to those shown here may thus be used for this purpose. Various types of plastic materials in various configurations can provide the desired pressing force, and ideally also a secondary resilient seal. Alternatively, a bent spring or other metal material biasing member may be used in place of or in cooperation with elastomeric bodies D22 and D26.

Preferivelmente, cada uma das nervuras de metal do elemento obturador, conforme descrito aqui, são membros anulares com a superfície extrema de cada nervura, quando na posição de inserção, tendo substancialmente o mesmo espaçamento radial a partir de um eixo central da ferramenta para o engate de vedação confiável com a superfície a ser vedada. Em outras modalidades, uma ou mais nervuras poderíam incluir entalhes radiais, de modo que a nervura não formasse uma vedação de metal contra metal anular completa, o que poderia então ser provido pela vedação elas-tomérica, embora a vedação de metal anular completa não fosse obtida. Preferivelmente, uma pluralidade de protuberâncias axialmente espaçadas é provida para o engate de vedação de metal contra metal entre o elemento obturador e o cone, e entre o cone e o tubo de condução. Em outras aplicações, uma única protuberância anular pode ser suficiente para formar a função de vedação de metal contra metal desejada.Preferably each of the metal ribs of the obturator member as described herein are annular members with the extreme surface of each rib when in the insertion position having substantially the same radial spacing from a central axis of the engaging tool. reliable seal with the surface to be sealed. In other embodiments, one or more ribs could include radial notches such that the rib did not form a complete metal to metal annular seal, which could then be provided by the elastomeric seal, although the complete annular metal seal would not be provided. obtained. Preferably, a plurality of axially spaced protuberances are provided for metal-to-metal sealing engagement between the obturator member and the cone, and between the cone and the conduit tube. In other applications, a single annular protuberance may be sufficient to form the desired metal to metal sealing function.

Com referência agora às Figuras B3A e B3B, um revestimento B20 apresenta uma superfície troncocônica que se estende para baixo e para dentro B22 em torno da mesma, acima de um rebaixo anular virado para cima B23. O revestimento foi abaixado em uma ferramenta corrediça adequada (não mostrada) para uma posição no tubo de revestimento de poço externo no qual o revestimento deve ser arriado.Referring now to Figures B3A and B3B, a liner B20 has a downwardly and inwardly extending frusto-conical surface B22 above an upwardly facing annular recess B23. The liner has been lowered into a suitable slide tool (not shown) to a position in the outer well casing tube into which the liner is to be lowered.

Conforme descrito em maiores detalhes, a seguir, o anel em C é inicialmente expandido para permitir que ele seja disposto em tomo da superfície de cunha cônica do revestimento. Ele pode ser então contraído e forçado para baixo para fazer com que sua extremidade inferior B26 se mova para o rebaixo B23. Quando assim instalado, o suspensor de revestimento do anel em C será mantido na posição retraída em uma forma de alguma maneira maior do que sua forma totalmente contraída das Figuras B1A e B1B.As described in more detail below, the C-ring is initially expanded to allow it to be arranged around the conical wedge surface of the liner. It can then be contracted and forced downward to cause its lower end B26 to move to recess B23. When so installed, the C-ring casing hanger will be held in the stowed position in a shape somewhat larger than its fully contracted form of Figures B1A and B1B.

Quando o anel em C tiver sido puxado para cima para remover sua extremidade inferior a partir do rebaixo B23, ele se expandirá na direção de sua posição totalmente expandida das Figuras B2A e B2B, por meio do que os dentes virados para baixo B22 em tomo de seu lado externo engatarão o tubo de revestimento de poço externo, conforme mostrado na Figura B3B, em uma posição um tanto inferior à posição totalmente expandida. Depois, quando a manga corrediça na forma de C for elevada, a superfície interna do anel em C irá deslizar sobre a superfície de cunha B22 para pressioná-la para fora, para fazer com que seus dentes abocanhem o tubo de revestimento de poço externo, permitindo assim que o peso do revestimento e suas partes associadas sejam arriados no tubo de revestimento.When the C-ring has been pulled upward to remove its lower end from recess B23, it will expand toward its fully expanded position of Figures B2A and B2B, whereby the downward facing teeth B22 around outside will engage the outer well casing pipe as shown in Figure B3B in a position somewhat lower than the fully expanded position. Then, when the C-shaped slide sleeve is raised, the inner surface of the C-ring will slide over the wedge surface B22 to press it outward to make its teeth snap into the outer well casing tube, thus allowing the weight of the liner and its associated parts to be lowered into the liner tube.

Conforme mostrado nas Figuras B3A e B3B e em detalhes nas Figuras B3AA e B3BB, a superfície troncocônica interna da manga corrediça de anel em C apresenta dentes cegos CF na mesma, que, conforme é bem-conhecido na técnica, controlam o engate de atrito com o revestimento e, portanto, a força externa aplicada ao tubo de revestimento. Desse modo, à medida que os dentes abocanham inicialmente o tubo de revestimento, os dentes cegos no lado interno da manga corrediça começarão a esfolar a superfície de cunha do revestimento, de modo a controlar a extensão na qual os dentes abocanham o tubo de revestimento. A força assim aplicada ao tubo de revestimento e ao revestimento pode ser controlada pela relação mútua dos dentes internos e externos. Embora os dentes CF sejam preferidos, a superfície interna do anel em C pode ser lisa.As shown in Figures B3A and B3B and in detail in Figures B3AA and B3BB, the inner frusto-conical surface of the C-ring slide sleeve has blind teeth CF in it, which, as is well known in the art, controls frictional engagement with the lining and therefore the external force applied to the lining tube. Thus, as the teeth initially snap into the liner tube, the blind teeth on the inner side of the slide sleeve will begin to skin the wedge surface of the liner to control the extent to which the teeth snap into the liner tube. The force thus applied to the liner pipe and liner can be controlled by the mutual relationship of the inner and outer teeth. Although CF teeth are preferred, the inner surface of the C-ring can be smooth.

Com referência às Figuras B4 a B6, um ou mais tirantes de ligação B30 se estendem para baixo através de uma fenda B40 no revestimento para o movimento alternado guiado com relação à mesma. A extremidade inferior de cada tirante de ligação é conectada à extremidade superior da manga corrediça para elevar sua extremidade inferior para fora do rebaixo. Desse modo, conforme mostrado nas Figuras B4 - B6, a extremidade inferior de cada tirante de ligação B30 apresenta um flange 50 que é recebido em uma ranhura B36 em torno do diâmetro interno do anel em C, à medida que o anel em C é inicialmente montado no rebaixo. À medida que o tirante de ligação é elevado para levantar o anel em C para fora do rebaixo B23, o flange B50 em sua extremidade inferior se move para fora da ranhura B36 para desengatar o anel em C a partir daí, conforme mostrado na Figura B5. Neste momento, naturalmente, o peso do revestimento pode ser afrouxado na superfície troncocônica externa do anel em C para forçar os dentes do anel em C para fora para o engate de fixação com o tubo de revestimento externo, conforme mostrado na Figura B6.Referring to Figures B4 to B6, one or more connecting rods B30 extend downwardly through a slot B40 in the sheath for guided alternating movement thereon. The lower end of each tie rod is attached to the upper end of the slide sleeve to raise its lower end off the undercut. Thus, as shown in Figures B4 - B6, the lower end of each tie rod B30 has a flange 50 which is received in a groove B36 around the inside diameter of the C-ring as the C-ring is initially mounted on the recess. As the tie rod is raised to lift the C-ring out of recess B23, flange B50 at its lower end moves out of groove B36 to disengage the C-ring from there, as shown in Figure B5 . At this time, of course, the weight of the liner may be loosened on the outer tapered surface of the C-ring to force the C-ring teeth outward to engage with the outer casing tube as shown in Figure B6.

Como uma alternativa às montagens de manga corrediça, conforme descrito anteriormente, outro aparelho para esta finalidade - isto é, suspendendo um tubo de revestimento interno dentro de um tubo de revestimento externo, apresenta elementos de travamento adaptados para serem expandidos nas ranhuras de travamento correspondentes formadas no tubo de revestimento externo. Em alguns casos, os elementos de travamento são adaptados para serem pressionados por mola nas ranhuras correspondentes formadas no tubo de revestimento externo. Entretanto, estas molas são suscetíveis à ruptura ou outros defeitos. Isto é especialmente verdadeiro, uma vez que o suspensor geralmente compreende um grande número de peças complexas que são caras de serem substituídas, e que ocasionam um retardo nas operações de poço integrais. Em ainda outros casos, os suspensores que apresentam apenas uma única peça de engate para se ajustar dentro de uma única ranhura limitam assim sua capacidade de condução de carga.As an alternative to slide sleeve assemblies, as described above, another apparatus for this purpose - that is, by suspending an inner liner tube within an outer liner tube, has locking elements adapted to expand into the corresponding locking grooves formed. in the outer casing tube. In some cases, the locking elements are adapted to be spring-loaded into the corresponding grooves formed in the outer casing tube. However, these springs are susceptible to rupture or other defects. This is especially true since the hanger generally comprises a large number of complex parts that are expensive to replace and which cause a delay in full well operations. In still other cases, the suspenders having only a single coupling piece to fit within a single slot thus limit their load carrying ability.

Em uma modalidade desta invenção, um sistema de suspensor de revestimento que compreende uma junta de tubo de revestimento é adaptado para ser conectado como parte de um tubo de revestimento externo instalado dentro de um furo de poço, e um revestimento adaptado para ser abaixado e apoiado dentro do tubo de revestimento externo. O furo da junta de tubo de revestimento apresenta um furo polido e superfícies de apoio viradas para cima e espaçadas verticalmente formadas no mesmo, e o revestimento inclui um corpo tubular que apresenta um rebaixo formado em torno de seu corpo, e um elemento de suspensor que compreende um anel em C circunferencialmente expansível e contráctil disposto dentro do rebaixo. O anel apresenta dentes em seu diâmetro externo para apoio nas superfícies de apoio da junta de tubo de revestimento, quando em sua porção expandida, e com o relativo movimento vertical com relação ao revestimento, é expandido para fora contra o furo polido. Com o relativo movimento continuado do revestimento e anel, os dentes se moverão para uma posição na qual eles se expandem adicionalmente para fora para as posições apoiadas nas superfícies de apoio para permitir que o revestimento seja suspenso a partir daí.In one embodiment of this invention, a casing hanger system comprising a casing tube joint is adapted to be connected as part of an outer casing tube installed within a borehole, and a casing adapted to be lowered and supported. inside the outer casing tube. The casing pipe bore has a polished bore and vertically spaced upwardly facing bearing surfaces formed therein, and the casing includes a tubular body having a recess formed around its body, and a suspension member which comprises a circumferentially expandable and contractile C-ring disposed within the recess. The ring has teeth in its outer diameter for bearing on the supporting surfaces of the liner pipe joint, when in its expanded portion, and with relative vertical movement relative to the liner, it is expanded outwardly against the polished hole. With the continued relative movement of the liner and ring, the teeth will move to a position in which they further expand outward to the positions supported on the bearing surfaces to allow the liner to be suspended thereafter.

Claims (19)

1. Ferramenta para uso em um poço subterrâneo para vedar uma superfície interna geralmente cilíndrica de um tubular ou outra ferramenta de fundo de poço, a ferramenta compreendendo: um anel de cunha (D14) que apresenta uma superfície externa substancialmente cônica configurada para radialmente expandir uma montagem de vedação anular com o movimento axial da montagem de vedação anular com relação ao anel de cunha (D14), de tal maneira que a montagem de vedação seja expandida a partir de sua posição de inserção para sua posição de vedação expandida, onde a montagem de vedação está em engate de vedação com a superfície interna geralmente cilíndrica; caracterizada pelo fato de que a montagem de vedação anular apresenta uma posição de inserção de diâmetro reduzido e uma posição de vedação expandida, a montagem de vedação incluindo uma armação de metal que apresenta uma base anular radialmente para dentro (D18) e uma pluralidade de nervuras de metal (D20), cada qual se estendendo radialmente para fora a partir da base (D18), a armação de metal incluindo uma nervura de metal de vedação principal superior angulada para baixo (D32) para vedar a pressão abaixo da montagem de vedação, uma nervura de metal de vedação principal inferior angulada para cima (D34) para vedar a pressão acima da montagem de vedação, uma vedação elastomérica principal (D24) em uma cavidade radialmente para fora a partir da base (D18) e axialmente entre a nervura de metal de vedação principal superior (D32) e a nervura de metal de vedação principal inferior (D34), uma nervura de metal de vedação secundária superior angulada para baixo (D30) axialmente espaçada acima da nervura de metal de vedação principal superior (D32), e uma nervura de metal de vedação secundária inferior angulada para cima (D36) axialmente espaçada abaixo da nervura de metal de vedação principal inferior (D34).1. A tool for use in an underground well to seal a generally cylindrical inner surface of a tubular or other wellbore tool, the tool comprising: a wedge ring (D14) having a substantially tapered outer surface configured to radially expand a annular seal assembly with the axial movement of the annular seal assembly with respect to the wedge ring (D14) such that the seal assembly is expanded from its insertion position to its expanded seal position, where the assembly sealing is in sealing engagement with the generally cylindrical inner surface; characterized in that the annular seal assembly has a small diameter insert position and an expanded seal position, the seal assembly including a metal frame having a radially inward annular base (D18) and a plurality of ribs (D20), each extending radially outwardly from the base (D18), the metal frame including a downwardly angled upper main sealing metal rib (D32) to seal the pressure below the seal assembly, an upwardly angled lower main seal metal rib (D34) to seal the pressure above the seal assembly, a main elastomeric seal (D24) in a radially outwardly hollow from the base (D18) and axially between the upper main sealing metal (D32) and lower main sealing metal rib (D34), an angled upper secondary sealing metal rib for the lower (D30) axially spaced above the upper main sealing metal rib (D32), and an upwardly angled lower secondary sealing metal rib (D36) axially spaced below the lower main sealing metal rib (D34). 2. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda: um membro de pressionamento superior (D22) entre a nervura de metal de vedação principal superior (D32) e a nervura de metal de veda- ção secundária superior (D30) para exercer uma força de pressionamento descendente sobre a nervura de metal de vedação superior (D32) em resposta à pressão de fluido alta abaixo da montagem de vedação, e um membro de pressionamento inferior (26) espaçado entre a nervura de metal de vedação principal inferior (D34) e a segunda nervura de metal de vedação secundária inferior (D36) para exercer uma força ascendente na nervura de metal de vedação principal inferior (D34) em resposta à alta pressão de fluido acima da montagem de vedação.A tool according to claim 1, further comprising: an upper biasing member (D22) between the upper main sealing metal rib (D32) and the upper secondary sealing metal rib (D22). D30) to exert a downward pressing force on the upper sealing metal rib (D32) in response to high fluid pressure below the sealing assembly, and a lower pressing member (26) spaced between the sealing metal rib lower main (D34) and second lower secondary sealing metal rib (D36) to exert an upward force on the lower main sealing metal rib (D34) in response to high fluid pressure above the seal assembly. 3. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o membro de pressionamento superior é uma vedação elas-tomérica secundária superior (D22) entre a nervura de metal de vedação principal superior (D32) e a nervura de metal de vedação secundária superior (D30), e o membro d epressionamento inferior é uma vedação elastoméri-ca secundária inferior (D26) espaçada entre a nervura de metal de vedação principal inferior (D34) e a nervura de metal de vedação secundária inferior (D36).Tool according to claim 2, characterized in that the upper pressing member is an upper secondary elastomeric seal (D22) between the upper main sealing metal rib (D32) and the upper metal sealing rib. upper secondary seal (D30), and lower depressing member is a lower secondary elastomeric seal (D26) spaced between the lower main seal metal rib (D34) and the lower secondary seal metal rib (D36). 4. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizada pelo fato de que uma superfície externa de cada nervura, a nervura de metal de vedação principal superior (D32), a nervura de metal de vedação principal inferior (D34), a nervura de metal de vedação secundária superior (D30) e a nervura de metal de vedação secundária inferior (D36), é configurada para formar uma vedação de metal contra metal anular com uma superfície interna geralmente cilíndrica.Tool according to claim 1,2 or 3, characterized in that an outer surface of each rib, the upper main sealing metal rib (D32), the lower main sealing metal rib (D34) , the upper secondary seal metal rib (D30) and lower secondary seal metal rib (D36) is configured to form an annular metal to metal seal with a generally cylindrical inner surface. 5. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que cada uma das nervuras, a nervura de metal de vedação principal angulada para baixo (D32), a nervura de metal de vedação principal angulada para cima (D34), a nervura de metal de vedação secundária angulada para baixo (D30) e a nervura de metal de vedação secundária angulada para cima (D36), é inclinada enquanto na posição de inserção em um ângulo de pelo menos 15° com relação a um plano perpendicular a um eixo central da superfície interna cilíndrica.A tool according to claim 4, characterized in that each rib, downwardly angled main sealing metal rib (D32), upwardly angled main sealing metal rib (D34), downwardly angled secondary seal metal rib (D30) and upwardly angled secondary seal metal rib (D36) is angled while in the insertion position at an angle of at least 15 ° with respect to a plane perpendicular to a central axis of the cylindrical inner surface. 6. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de compreender ainda um tubo de condução (D 16) para posicionar a ferramenta em uma localização selecionada abaixo da superfície do poço, a montagem de vedação criando uma vedação entre 0 tubo de condução (D16) e um revestimento no poço.Tool according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a guide tube (D 16) for positioning the tool at a selected location below the well surface, the seal assembly creating a seal. between the conduit tube (D16) and a casing in the well. 7. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o tubo de condução (D16) sustenta o anel de cunha (D14) geralmente estacionário, enquanto a montagem de vedação se move axial-mente com relação ao anel de cunha estacionário (D14).Tool according to claim 6, characterized in that the guide tube (D16) holds the generally stationary wedge ring (D14) while the seal assembly moves axially with respect to the wedge ring stationary (D14). 8. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o tubo de condução (D16) sustenta a montagem de vedação geralmente estacionária enquanto o anel de cunha (D14) se move axi-almente com relação à montagem de vedação estacionária.Tool according to claim 6, characterized in that the conduit pipe (D16) supports the generally stationary seal assembly while the wedge ring (D14) moves axially with respect to the stationary seal assembly. . 9. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a vedação elastomérica principal (D24) incluirá uma área de vazio (D25), quando a vedação elastomérica principal (D24) for movida para o engate de vedação com a superfície cilíndrica, de tal modo que a vedação elastomérica principal (D24) possa se expandir termi-camente para encher pelo menos parte da área de vazio (D25) em resposta às temperaturas de perfuração elevadas.Tool according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the main elastomeric seal (D24) will include a void area (D25) when the main elastomeric seal (D24) is moved to the locking engagement. sealing with the cylindrical surface such that the main elastomeric seal (D24) can thermally expand to fill at least part of the void area (D25) in response to high drilling temperatures. 10. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma ou mais protube-râncias axialmente espaçadas (D40) em uma superfície radialmente interna da base anular (D18) da armação de metal, cada qual para o engate de vedação de metal contra metal com a superfície externa cônica do anel de cunha (D14).Tool according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it further comprises one or more axially spaced protuberances (D40) on a radially internal surface of the annular base (D18) of the metal frame, each for metal to metal sealing engagement with the conical outer surface of the wedge ring (D14). 11. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de compreender ainda um ou mais membros de vedação elastomé-ricos anulares (D48) para vedar entre a base (D18) da armação de metal e a superfície externa cônica do anel de cunha (D14).A tool according to claim 10, further comprising one or more annular elastomeric sealing members (D48) for sealing between the base (D18) of the metal frame and the conical outer surface of the ring. wedge (D14). 12. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma ou mais protuberâncias de metal anulares (D42) em uma superfície externa de um tubo de condução (D16) ou uma superfície interna do anel de cunha (D14) para formar a vedação de metal contra metal entre o anel de cunha (D14) e o tubo de condução (D16).A tool according to claim 10 or 11, further comprising one or more annular metal protrusions (D42) on an outer surface of a guide tube (D16) or an inner surface of the wedge ring ( D14) to form the metal to metal seal between the wedge ring (D14) and the conduit pipe (D16). 13. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de compreender ainda um ou mais membros de vedação elastomé-ricos anulares (D48) em um entre o anel de cunha cônico (D14) e um tubo de condução (D16) para formar uma vedçaõ elástica entre o tubo de condução (D16) e o anel de cunha (D14).A tool according to claim 12, characterized in that it further comprises one or more annular elastomeric sealing members (D48) in one between the tapered wedge ring (D14) and a guide tube (D16) for form an elastic seal between the conduit pipe (D16) and the wedge ring (D14). 14. Ferramenta, qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de compreender ainda um membro alongado (B20) que apresenta uma superfície troncocônica (B22), virada para fora e adaptada para ser abaixada e suspensa dentro de um furo de poço, e uma manga cor-rediça que compreende um anel em C (C) circunferencialmente expansível e retrátil que apresenta dentes de manga corrediça em tomo de seu lado externo e uma superfície troncocônica (B22) em seu lado interno disposto em torno da superfície troncocônica do membro alongado (B20), de modo que o anel em C (C) possa ser movido verticalmente entre uma posição contraída, na qual os dentes são espaçados a partir do furo de poço, e uma porção expandida, na qual os dentes engatam o furo de poço,A tool as claimed in any one of claims 1 to 13, further comprising an elongate member (B20) having an outwardly facing frusto-conical surface (B22) adapted to be lowered and suspended within a borehole; and a red-colored sleeve comprising a circumferentially expandable and retractable C (C) ring having sliding sleeve teeth around its outer side and a frusto-conical surface (B22) on its inner side disposed around the frusto-conical surface of the limb. B20 so that the C-ring can be moved vertically between a contracted position in which the teeth are spaced from the wellbore and an expanded portion in which the teeth engage the borehole. well, 15. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o membro alongado (B20) é formado com um rebaixo (B23) para receber uma extremidade do anel em C (C) para reter o anel em C contraído em torno do membro alongado (B20) à medida que este é abaixado, por meio do que, com a remoção da referida extremidade a partir do rebaixo (B23), o anel em C fica livre para se expandir na direção de sua posição totalmente expandida para fazer com seus dentes de manga corrediça agarrem o furo de poço, de maneira que o peso do membro alongado (B20) possa ficar pendente a partir do tubo de revestimento com relação ao movimento vertical das superfícies cônicas do anel em C (C) e do membro alongado (B20).Tool according to claim 14, characterized in that the elongate member (B20) is formed with a recess (B23) to receive one end of the C-ring (C) to retain the contracted C-ring around it. of the elongate member (B20) as it is lowered, whereby, by removing said end from recess (B23), the C-ring is free to expand toward its fully expanded position to make with its sliding sleeve teeth grasp the wellbore so that the weight of the elongate member (B20) can be suspended from the casing tube with respect to the vertical movement of the conical surfaces of the C-ring (C) and member elongated (B20). 16. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizada pelo fato d a superfície troncocônica (B22) do membro alongado (Β20) se estende para baixo e para dentro e a superfície troncocônica do anel em C (C) é deslizável para cima sobre a superfície do membro alongado (B20), à medida que este é abaixado para fazer com que seus dentes se movam para fora para engatarem o furo de poço.Tool according to claim 14 or 15, characterized in that the frusto-conical surface (B22) of the elongate member (Β20) extends downward and inward and the frusto-conical surface of the C-ring (C) is slidable upwards. on the surface of the elongate member (B20) as it is lowered to cause its teeth to move outward to engage the wellbore. 17. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma peça (B30) conduzida pelo membro alongado (B20) para o movimento alternado guiado com relação à mesma e engatável com a extremidade do anel em C (C) ou a fim de remover a extremidade do anel em C a partir do rebaixo (B23) e assim desengatá-lo para expansão.A tool according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it further comprises a part (B30) driven by the elongate member (B20) for reciprocating guided movement thereon and engageable with the end of the ring in C (C) or in order to remove the end of the C-ring from the recess (B23) and thereby disengage it for expansion. 18. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a referida peça (B30) para desengatar a manga corrediça em C (C) compreende um tirante de ligação (B30) que se estende guiavel-mente dentro da extremidade do anel em C (C) quando a extremidade do anel em C estiver no rebaixo (B23), para permitir a remoção do anel em C a partir do rebaixo pelo tirante de ligação e depois a sua liberação deste para permitir que o anel em C se expanda para o engate com o furo do tubo de revestimento.A tool according to claim 17, characterized in that said part (B30) for disengaging the C-slide sleeve (C) comprises a connecting rod (B30) which extends guidebly within the end of the C-ring (C) when the end of the C-ring is in the recess (B23) to allow removal of the C-ring from the recess by the tie rod and then release thereof to allow the C-ring to snap off. expand into engagement with the liner pipe bore. 19. Método de formação de uma vedação de fundo de poço com uma superfície interna geralmente cilíndrica de um tubo ou outra ferramenta de fundo de poço, caracterizada pelo fato de compreender: a provisão de uma montagem de vedação anular disposta em torno de um tubo de condução (D16), a montagem de vedação apresentando uma posição de inserção de diâmetro reduzido e uma posição expandida, a montagem de vedação incluindo uma armação de metal que apresenta uma base anular radialmente para dentro (D18) e uma pluralidade de nervuras de metal (D20), cada qual se estendendo radialmente para fora a partir da base (D18), a armação de metal incluindo uma nervura de metal de vedação principal superior angulada para baixo (D32) para vedar a pressão abaixo da montagem de vedação, uma nervura de metal de vedação principal inferior angulada para cima (D34) para vedar a pressão acima da montagem de vedação, uma vedação elastomérica principal (D24) em uma cavi- dade radialmente para fora a partir da base (D18) e axialmente entre a nervura de metal de vedação principal superior (D32) e a nervura de metal de vedação principal inferior (D34), uma nervura de metal de vedação secundária superior angulada para baixo (D30) axialmente espaçada acima da nervura de metal de vedação principal superior(D32), e uma nervura de metal de vedação secundária inferior angulada para cima (D36) espaçada axialmente abaixo da nervura de metal de vedação principal inferior (D34); a provisão de um anel de cunha (D14) que apresenta uma superfície externa substancialmente cônica; e o movimento axial da montagem de vedação anular com relação ao anel de cunha (D14), de tal modo que a montagem de vedação seja expandida a partir de sua posição de inserção para sua posição expandida, onde a montagem de vedação está em engate de vedação com a superfície interna geralmente cilíndrica.A method of forming a downhole seal with a generally cylindrical inner surface of a pipe or other downhole tool, characterized in that it comprises: providing an annular seal assembly arranged around a downhole pipe. (D16), the seal assembly having a small diameter insertion position and an expanded position, the seal assembly including a metal frame having a radially inwardly annular base (D18) and a plurality of metal ribs ( D20), each extending radially outwardly from the base (D18), the metal frame including a downwardly angled upper main sealing metal rib (D32) to seal the pressure below the sealing assembly, a sealing rib. bottom-angled lower main seal metal (D34) to seal the pressure above the seal assembly, a main elastomeric seal (D24) in a cavity radially outwardly from the base (D18) and axially between the upper main sealing metal rib (D32) and the lower main sealing metal rib (D34), a downwardly angled upper secondary sealing metal rib ( D30) axially spaced above the upper main sealing metal rib (D32), and an upwardly angled lower secondary sealing metal rib (D36) axially spaced below the lower main sealing metal rib (D34); providing a wedge ring (D14) having a substantially conical outer surface; and the axial movement of the annular seal assembly with respect to the wedge ring (D14) such that the seal assembly is expanded from its insertion position to its expanded position, where the seal assembly is in engagement with each other. sealing with the generally cylindrical inner surface.
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