BR122018073377B1

BR122018073377B1 - Sistema de ferramenta de fundo de poço e método

Info

Publication number: BR122018073377B1
Application number: BR122018073377-2A
Authority: BR
Inventors: Roger L. Schultz; Travis W. Cavender; Robert L. Pipkin; David J. Steele
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2019-08-20
Also published as: BRPI0918705A2; GB201110516D0; US20120193106A1; EG26883A; US8485268B2; US8286701B2; GB2478473A; BRPI0918705B1; US20100163250A1; WO2010078111A2; CA2747981C; CA2747981A1; WO2010078111A3; GB2478473B

Abstract

um dispositivo 200, 300, 400, 500, 600 tem um primeiro corpo tubular alongado 204, 304, 404, 504, 604 e um segundo corpo tubular alongado 202, 302, 402, 502, 602 acoplado ao primeiro corpo tubular, ambos adaptados para residir na boca de poço 112, 114, 116. o dispositivo é mutável entre o primeiro corpo tubular axialmente fixado contra o movimento em uma primeira direção relativa ao segundo corpo tubular e axialmente móvel na primeira direção relativa ao segundo corpo tubular alongado em resposta à temperatura.

Description

SISTEMA DE FERRAMENTA DE FUNDO DE POÇO E MÉTODO “Pedido dividido do PI0918705-7 de 21/12/2009 Antecedentes da invenção [001] Fluidos em formações contendo hidrocarbonetos podem ser acessados por meio de poços perfurados que se estendem para dentro da terra em direção a zonas subterrâneas alvos.

Em alguns casos, os fluidos nas formações de hidrocarbonetos podem ter uma baixa viscosidade, suficiente para que os fluidos prontamente fluam da zona à superfície do solo. Algumas formações de hidrocarbonetos têm fluidos com maior viscosidade, que não podem fluir livremente a partir da formação. Estes fluidos de alta viscosidade são ocasionalmente referidos como óleo pesado. No passado, os fluidos de alta viscosidade, ou seja, óleo pesado permaneceram inexplorados, devido a uma incapacidade de recuperá-los economicamente. Mais recentemente, como demanda por petróleo aumentou, as operações comerciais se expandiram para a recuperação de tais depósitos de óleo pesado.

Em algumas circunstâncias, a aplicação de fluidos de tratamento aquecido (por exemplo, vapor) na formação, pode reduzir a viscosidade do óleo pesado, de modo a facilitar economicamente e praticamente a extração viável. Os sistemas de distribuição do vapor para as zonas subterrâneas, e os sistemas que recuperam o óleo pesado para a superfície, devem ser capazes de suportar as temperaturas e as variações de temperatura encontradas na utilização de fluidos de tratamento aquecido.

Sumário da invenção [003] Um aspecto compreende um dispositivo tendo um

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2/41 primeiro corpo tubular alongado adaptado para residir em um poço perfurado, e um segundo corpo tubular alongado acoplado ao primeiro corpo tubular, e adaptado a residir no poço perfurado. O dispositivo é variável entre o primeiro corpo tubular axialmente fixado, oposto ao movimento em uma primeira direção em relação ao segundo corpo tubular, e axialmente móvel na primeira direção em relação ao segundo corpo tubular alongado em resposta à temperatura.

[004] Outro aspecto engloba um sistema de ferramenta de fundo de poço. O sistema ferramenta de fundo de poço tem uma primeira tubulação associada com um sistema de comunicação de fluido aquecido, e uma segunda tubulação associada com o sistema de comunicação de fluido aquecido. A primeira e a segunda tubulação são dispostas concentricamente. Um primeiro anel de vedação de fenda metálico é contido na segunda tubulação e vedado na segunda tubulação. O primeiro anel de vedação é inclinado elasticamente, em contato de vedação, contra a primeira tubulação. Um segundo anel de vedação de fenda metálico é contido na segunda tubulação, e confina o primeiro anel de vedação. O segundo anel de vedação é inclinado elasticamente em contato de vedação contra a primeira tubulação. O primeiro e segundo anéis de vedação estão dispostos com uma fenda no primeiro anel de vedação sobreposta pelo segundo anel de vedação.

[005] Em outro aspecto, um dispositivo inclui um primeiro corpo tubular alongado adaptado para residir em um poço perfurado. O dispositivo inclui um segundo corpo tubular alongado acoplado ao primeiro corpo tubular, e adaptado para residir no poço perfurado. O dispositivo é variável entre o primeiro corpo tubular sendo axialmente fixado contra o

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3/41 movimento em uma primeira direção em relação ao segundo corpo tubular e axialmente móvel na primeira direção em relação ao segundo corpo tubular, em resposta à temperatura.

[006] Em outro aspecto, um sistema de poço para acessar uma zona subterrânea inclui um poço perfurado através do qual fluido de tratamento aquecido é comunicado na zona subterrânea.

sistema inclui uma primeira tubulação estendendo-se no poço perfurado, uma segunda tubulação estendendo-se no poço perfurado, e uma junta de expansão entre a primeira tubulação e a segunda tubulação. A junta de expansão é variável, com base na temperatura, entre ser fixada contra a contração axial e ser capaz de contrair-se axialmente.

[007] Em outro aspecto, uma mola é empurrada para dentro de um poço perfurado com uma junta rígida, e a junta é alterada, em resposta à temperatura, para permitir a retração axial da junta.

[008] Em outro aspecto, um sistema de ferramenta de fundo de poço inclui uma primeira tubulação associada com um sistema de comunicação de fluido aquecido, e uma segunda tubulação associada com o sistema de comunicação de fluido aquecido. A primeira e a segunda tubulação são dispostas concentricamente. O sistema ainda inclui um primeiro anel de vedação de fenda metálico contido na segunda tubulação e vedado na segunda tubulação. O primeiro anel de vedação é inclinado elasticamente em contato de vedação contra a primeira tubulação. O sistema ainda inclui um segundo anel de vedação de fenda metálico contido na segunda tubulação, e confinando o primeiro anel de vedação. O segundo anel de vedação é inclinado elasticamente em contato de vedação

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4/41 contra a primeira tubulação. O primeiro e segundo anéis de vedação são dispostos de forma que uma fenda no primeiro anel de vedação é sobreposta pelo segundo anel de vedação.

[009]

Em outro aspecto, um fluxo de fluido é recebido entre a primeira e a segunda tubulação dispostas concentricamente.

fluxo está a uma temperatura de aproximadamente 250°C ou superior.

Uma pluralidade de anéis de vedação de fenda de metal que residem entre a primeira e segunda tubulação vedam contra o fluxo.

[010] Em outro aspecto, um sistema de poço inclui um poço perfurado de comunicação de fluido aquecido. O sistema inclui uma primeira tubulação no poço de comunicação de fluido aquecido acoplado a uma fonte de fluido de tratamento aquecido. O sistema inclui uma segunda tubulação recebendo concentricamente a primeira tubulação. O sistema inclui vários anéis de vedação de fenda metálicos que residem entre a primeira e a segunda tubulação, e vedação entre a primeira e segunda tubulação.

[011] Modalidades podem incluir uma ou mais das seguintes características. O primeiro corpo tubular alongado é variável entre o primeiro corpo tubular alongado sendo axialmente fixado contra o movimento na primeira direção em relação ao segundo corpo tubular e axialmente móvel na primeira direção em relação ao segundo corpo tubular em resposta à temperatura acima de uma temperatura especificada. O dispositivo inclui um material de mudança de fase que é sólido abaixo da temperatura especificada e é capaz fluir acima da temperatura especificada. O material de mudança de fase reside sobre o segundo corpo tubular e, quando sólido, fixa axialmente o primeiro corpo tubular contra o movimento na primeira direção

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5/41 em relação ao segundo corpo tubular alongado. O material de mudança de fase aperta um perfil definido pelo primeiro e segundo corpo tubular quando sólido. O material de mudança de fase reside em uma coroa circular definida entre o primeiro corpo tubular e o segundo corpo tubular. O primeiro corpo tubular é vedado ao segundo corpo tubular com dois ou mais anéis de vedação de metal de fenda dispostos de modo que uma lacuna em um anel de vedação é sobreposta por um anel de vedação adjacente. O dispositivo inclui um volume hidráulico sobre o segundo corpo tubular. O material de mudança de fase veda o volume hidráulico quando o material de mudança de fase é sólido, e o material de mudança de fase não veda o volume hidráulico quando o material de mudança de fase é capaz de fluir. Um fluido no volume hidráulico, quando vedado no volume hidráulico, fixa axialmente o primeiro corpo tubular contra o movimento em uma primeira direção em relação ao segundo corpo tubular. O dispositivo inclui ainda um metal de memória de forma que reside em um primeiro formato abaixo da temperatura especificada e reside em uma segundo formato diferente, acima da temperatura especificada. O metal com memória de forma reside entre o primeiro corpo tubular e o segundo corpo tubular. Quando, no primeiro formato, o metal com memória de forma envolve o primeiro corpo tubular ao segundo corpo tubular. Quando, no segundo formato, o metal de memória de forma permite o movimento axial na primeira direção do primeiro corpo tubular em relação ao segundo corpo tubular. O primeiro corpo tubular alongado é telescopicamente recebido dentro do segundo corpo tubular alongado. A liga de memória de forma reside na interferência entre o primeiro corpo tubular e o segundo corpo tubular quando no primeiro

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6/41 formato e fora de interferência, quando no segundo formato. A temperatura especificada é menor que 200°C. O tratamento aquecido é injetado na zona subterrânea apesar do poço perfurado. A junta de expansão é fixada contra a contração axial, quando a uma temperatura abaixo de uma temperatura especificada, e capaz de contato axial quando acima da temperatura especificada. A temperatura especificada é igual ou inferior à temperatura do fluido de tratamento aquecido.

junta de expansão inclui um invólucro acoplado a primeira tubulação.

A junta de expansão inclui um corpo acoplado à segunda tubulação. O corpo é telescopicamente recebido no alojamento. A junta de expansão inclui um material de mudança de fase que reside entre o invólucro corpo. O material de mudança temperatura especificada, temperatura especificada.

quando sólido, aperta o axialmente o corpo em relação ao al capaz invólucro e o de fas

O material

e é	sólido	abaixo	da
de	fluir	acima	da
de	mudança	de fa	se,
e	o corpo	, e fixa
ojamento. A	junta	de

expansão inclui um invólucro acoplado a primeira tubulação, e um corpo acoplado à segunda tubulação. O corpo é telescopicamente recebido na primeira tubulação. A junta de expansão inclui um volume hidráulico sobre o corpo e um material de mudança de fase que é sólido abaixo da temperatura especificada, e capaz de fluir acima da temperatura especificada. O material de mudança de fase veda o volume hidráulico quando o material de mudança de fase é sólido. O material de mudança de fase não veda o volume hidráulico quando o material de mudança de fase é capaz de fluir. Um fluido no volume hidráulico, quando vedado no volume hidráulico, fixa axialmente o corpo contra o movimento

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7/41 em uma primeira direção em relação ao alojamento. A junta de expansão inclui um metal de memória de forma que reside entre o invólucro e o corpo, o metal de memória de forma tem um primeiro formato abaixo da temperatura especificada e uma segunda formato diferente, acima da temperatura especificada. Quando o metal de memória de forma está no primeiro formato envolve o invólucro ao corpo, e quando o metal de memória de forma está no segundo formato permite o movimento axial do corpo em relação ao alojamento. O sistema de poço ainda inclui uma terceira tubulação e uma segunda junta de expansão entre a primeira tubulação e a terceira tubulação. A segunda junta de expansão é variável, com base na temperatura, entre ser fixada contra a contração axial e capaz de contrair-se axialmente. A segunda tubulação compreende um revestimento permeável. Alterar a junta em resposta à temperatura inclui alterar a junta para permitir a retração axial quando o vapor é comunicado no poço perfurado através da mola. Alterar a junta inclui a alteração de um material de mudança de fase do estado sólido ao estado capaz fluir. Alterar a junta inclui a alteração de um metal de memória de forma a partir de um primeiro formato para um segundo formato. A segunda tubulação carrega uma mola Bellville que inclina o primeiro anel de vedação para se limitar com o segundo anel de vedação. O primeiro anel de vedação é em forma de C tendo uma lacuna entre as extremidades do anel de vedação. O segundo anel de vedação tem uma protrusão em uma superfície lateral do mesmo configurada para caber na lacuna do primeiro anel de vedação e manter o primeiro anel de vedação em relação ao segundo anel de vedação para que a lacuna do primeiro anel de vedação seja sobreposta pelo segundo anel de vedação. A primeira

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8/41 tubulação é um invólucro de uma junta de expansão e a segunda tubulação é um corpo da junta de expansão. O sistema de ferramenta do fundo do poço ainda inclui um material de mudança de fase que reside entre o invólucro e o corpo. O material de mudança de fase é sólido abaixo de uma temperatura especificada e fluido acima da temperatura especificada. A primeira tubulação é um invólucro de uma junta de expansão e a segunda tubulação é um corpo da junta de expansão. O sistema de ferramenta de fundo de poço inclui ainda um volume hidráulico em torno do corpo.

O sistema de ferramenta do fundo do poço ainda inclui um material de mudança de fase que é sólido abaixo da temperatura especificada e fluido acima da temperatura especificada. O sistema de ferramenta de fundo de poço inclui ainda um fluido no volume hidráulico que, quando vedado no volume hidráulico, fixa axialmente o corpo contra o movimento em uma primeira direção em relação ao invólucro. A primeira tubulação é acoplada a um revestimento permeável do sistema de comunicação do fluido aquecido e a segunda tubulação é uma cadeia de comunicação de fluido aquecido do sistema de comunicação de fluido aquecido. Os primeiros e segundos anéis de vedação são retidos contra um anel de cisalhamento frangivelmente fixo na segunda tubulação.

Os primeiros e segundos anéis de vedação mantêm a vedação a 250°C e maior.

Os primeiros segundos anéis de vedação não são substancialmente deformados plasticamente na vedação.

Uma pluralidade de anéis de vedação divididos está disposta de modo que a divisa em cada anel seja sobreposta pela porção sólida de outro anel de vedação.

Uma pluralidade de anéis de vedação é em forma de C tendo uma lacuna entre as

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9/41 extremidades do anel de vedação. Uma pluralidade de anéis de vedação tem uma protrusão em uma superfície lateral do mesmo configurada para caber na lacuna de um anel de vedação adjacente e reter os anéis de vedação adjacentes, para que a lacuna de um seja sobreposta por uma parte sólida do outro. As primeiras e segundas tubulações são elementos de uma junta de expansão. A segunda tubulação é um forro. A passagem do fluxo através da divisa de um dos anéis de vedação é vedada contra com outro dos anéis de vedação. O anel de vedação é mantido em relação à segunda tubulação com um anel de cisalhamento frangivelmente fixo à segunda tubulação. O anel de cisalhamento é liberado a partir da segunda tubulação para liberar o anel de vedação da vedação entre as primeiras e segundas tubulações. A liberação é realizada por um membro de cisalhamento fixando o anel de cisalhamento à segunda tubulação.

[013] Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são os estabelecidos nos desenhos que acompanham e descrição abaixo. Outras características, objetos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição e desenhos, e das reivindicações.

Descrição dos desenhos [014] A figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de poço exemplar;

[015] As figuras 2A e 2B são vistas transversais laterais de uma junta de expansão exemplar, sendo que a figura 2A mostra a junta de expansão exemplar em um estado estendido e a figura 2B mostra a junta de expansão em um estado retraído.

[016] A figura 3 é uma vista lateral transversal de outra junta de expansão exemplar;

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10/41 [017] As figuras 4A a 4C são vistas transversais de outra junta de expansão exemplar, sendo que a figura 4A é uma vista transversal lateral, a figura 4B é uma vista lateral transversal detalhada, e a figura 4C é uma vista transversal final ao longo da linha C-C;

[018] A figura 5 é uma vista lateral transversal de outra junta de expansão exemplar;

[019] As figuras 6A a 6F são vistas transversais laterais de outra junta de expansão exemplar, sendo que a figura 6A mostra a junta de expansão exemplar, em um estado estendido, a figura 6B é um detalhe de B, a figura 6C mostra a junta de expansão exemplar, em um estado estendido;

[020] A figura 6D é um detalhe de D, a figura 6E ilustra

a junta	de expansão exemplar em um	estado	retraído, a	figura
6F é um	detalhe de F;
[021]	A figura 7	é uma vista	lateral	transversal	de	um
sistema	de vedação de	uma	junta de	expansão	^;
[022]	As figuras	8A e	8B são vistas em	perspectiva	de	um

anel de vedação para uso em aspecto de vedação da figura 7; e [023] As figuras 9A, 9B e 9C são vistas transversais laterais de um sistema de vedação exemplar.

[024] Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais.

Descrição detalhada da invenção [025] A figura 1 mostra um sistema de poço exemplar 100 para a recuperação de recursos termicamente intensificada a partir de uma zona subterrânea 110. O sistema de poço 100 entrega fluido de tratamento aquecido para a zona subterrânea

110 e produz fluidos de reservatório para a superfície. A zona subterrânea 110 pode incluir uma formação completa,

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11/41 múltiplas formações, ou uma porção de uma formação formadora de fluido. O sistema de poço 110 é um exemplo de um sistema de Drenagem de Gravidade Assistida por Vapor (SAGD). O sistema 100 inclui uma boca de poço de injeção lateral 112 e uma boca de poço de produção lateral 114 que se estende desde uma boca de poço primária ou principal 116 para a zona subterrânea 110. Como ilustrado, os fluidos de tratamento para a recuperação de recursos termicamente melhorada são injetados na zona subterrânea 110 através da boca de poço de injeção 112 e os fluidos do reservatório são produzidos a partir da zona subterrânea 110 através da boca de poço de produção 114. A boca de boca de poço principal 116 se estende desde a superfície do terreno 120 para um pé do tubo de revestimento 117 em ou perto da zona subterrânea 110. A boca de poço de produção 114 se estende desde a extremidade da boca de poço principal 116. Em certos casos, menos ou mais bocas de poço laterais podem ser fornecidas se estendendo desde a boca de poço principal 116.

[026] A sequência de revestimento de injeção permeável 118 é disposta na boca de poço de injeção 112. O revestimento de injeção 118 inclui tubulações abertas, telas de areia e/ou outros tipos de tubulação permeável e é adaptada para comunicar fluidos de tratamento para a zona subterrânea 110. O revestimento de injeção 118 se estende a partir de um dispositivo de junção do revestimento 124 instalado na junção 132 entre a boca de poço de injeção 112 e a boca de poço principal 116. O dispositivo de junção de revestimento ilustrado 124 inclui um conjunto de vedação superior 128 (por exemplo, um empacotador, um gancho de revestimento do empacotador, uma vedação de alta temperatura, como a descrita

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12/41 em relação à figura 7, e/ou outro conjunto de vedação) que se acopla à carcaça 158 da boca de poço principal 116 (por exemplo, por deslizamentos, um perfil e/ou de outra forma) para suportar o dispositivo de junção do revestimento 124 e/ou outros conjuntos de vedação. A segunda perna 136 da junção 132 estende a direção do fundo de poço na boca de poço principal e é acoplada de forma vedante a uma ligação de apoio perpendicular lateral inferior e conjunto de vedação 164 dispostos na boca de poço principal 116 e abaixo da junção 132. Em certos casos, a segunda perna 136 entra em e veda um receptáculo de furo polido 130 na ligação de apoio perpendicular lateral inferior e conjunto de vedação 164. Em certos casos, a segunda perna 136 pode vedar o receptáculo de furo polido com uma vedação de alta temperatura, como a descrita abaixo com relação à figura 7. A primeira perna 138 do dispositivo de junção de revestimento 124 se estende desde o corpo 134 do dispositivo de junção de revestimento 124 para a boca de poço de injeção 112, e é acoplada ao revestimento de injeção 118, por exemplo, em uma junta giratória 146. A ligação de apoio perpendicular lateral e conjunto de vedação 164 podem acoplar o invólucro 158 da boca de poço principal 116 com um conjunto do fecho 165. Um exemplo de um conjunto de fecho que pode ser usado nos sistemas descritos aqui inclui um conjunto LatchRite® comercialmente disponível a partir da Halliburton Energy Services, Inc. A extremidade de subida da ligação de apoio perpendicular lateral inferior e conjunto de vedação 164 inclui um defletor de furo 140, adaptado para desviar o revestimento de injeção 118 para a boca de poço de injeção 112, quando o revestimento de injeção 118 e um dispositivo de junção de revestimento 124 são presos

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13/41 através da boca de poço principal 116. Exemplos de dispositivos de junção que podem ser usados na configuração descrita incluem a junção FlexRite® produzido pela Halliburton Energy Services, Inc., a junção RapidExclude™ produzida pela Schlumberger, e/ou outras junções. Em certos casos, a junção FlexRite® usada neste contexto pode fornecer uma vedação de Avanço Técnico de Multilaterais (TAML) nível

5. Em outras palavras, a junção é vedada contra o fluxo de gás e/ou líquido, de modo que todos ou quase todo fluxo a partir da boca de poço de produção 114 e fluxo para a boca de poço de injeção 112 seja retido dentro do dispositivo de junção de revestimento 124.

[027] Na modalidade ilustrada, um torniquete 146 conecta o dispositivo de junção do revestimento 124 ao revestimento de injeção 118, e permite que o revestimento de injeção 118 rode (isto é, gire) em torno de seu eixo central. O dispositivo de junção do revestimento 124 pode ser configurado com uma vedação 126 (por exemplo, um empacotador expansível, um empacotador inflável, uma vedação de alta temperatura, como descrito em relação à figura 7 abaixo, e/ou outra vedação) para vedar contra o fluxo da boca do poço de injeção 112 para a boca de poço principal 116 no anel entre o revestimento de injeção 118 e uma parede da boca do poço de injeção 112. Adicionalmente ou alternativamente, uma vedação no anel entre o revestimento de injeção 118 e a parede da boca de poço de injeção 112 pode ser formada pelo depósito de cimento no anel. Em certos casos, o cimento pode ser um cimento termicamente resistente como o cimento STEAMSEAL ® disponível da Halliburton Energy Services, Inc.

[028] Uma ou mais juntas de expansão 148 é fornecida no

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14/41 revestimento de injeção 118.

A figura mostra uma junta de expansão 148 na interface entre o torniquete

6 e o revestimento de injeção 118.

A junta de expansão

148 é um dispositivo configurado para expandir e/ou retrair axialmente. Detalhes adicionais sobre a junta de expansão 148 são descritos abaixo.

[029] Uma ou mais válvulas de distribuição de fluxo 152 podem ser incluídas no revestimento 118 para distribuir e/ou controlar o fluxo a partir do interior do revestimento 118 para a zona subterrânea 110. Alguns exemplos de válvulas de distribuição de fluxo 152 estão descritos no Pedido de Patente US. N^s 12/039.206, intitulado Phase-Controlled Well Flow Control and Associated Methods, Pedido de Patente US. N° 12/123.682, intitulado Flow Control in a Wellbore, e Patente n^s US 7.032.675, intitulado Thermally Controlled Valves and Methods of Using the Same in a Wellbore. As válvulas de distribuição de fluxo 152 podem ser desdobradas concentricamente dentro o revestimento de injeção lateral 118 usando um tubular separado ou pode ser desdobrada com o revestimento 118. Tubulação sem perfuração e/ou empacotadores podem adicionalmente incluir no revestimento de injeção 118 para compartimentalizar o fluxo através de válvulas de distribuição 152.

[030] Uma sequência de injeção de fluido de tratamento

156 se estende da cabeça do poço 142 até a boca de poço principal 116, através da primeira perna 138 do dispositivo de junção de revestimento 124, e termina no revestimento 118.

A seqüência de injeção 156 é acoplada a uma fonte do fluido de tratamento aquecido 157 na superfície 120, ou como discutido abaixo, dentro do sistema de poço 100 (por exemplo,

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15/41 um aquecedor de fluido de fundo de poço). O fluido aquecido, como vapor, ar, dióxido de carbono e/ou outros fluidos, pode ser injetado na zona subterrânea através da sequência de injeção de fluido de tratamento 156. Na modalidade ilustrada, um centralizador de vedação 160 disposto na boca de poço principal 116 ajuda a definir as posições da sequência de injeção de fluido de tratamento 156 e uma bomba de produção 162 (por exemplo, uma entrada para um bombeio mecânico, uma bomba submersível elétrica, uma bomba de cavidade progressiva e/ou outros sistemas de elevação de fluidos). Os fluidos do reservatório produzidos que fluem até a lateral de produção 114, através da junção do revestimento 124 podem ser produzidos para a superfície com a bomba de produção 162.

[031] Vedações 144 são posicionadas para fornecer uma vedação entre uma superfície externa da sequência de injeção de fluido de tratamento 156 e uma superfície interna da primeira perna 138. Em outros casos, as vedações 144 podem ser posicionadas para vedar contra o interior do revestimento de injeção lateral 118 ou outro componente de fundo de poço do dispositivo de revestimento de junção 124. As vedações 144 vedam contra o fluxo de retorno do fluido de tratamento (na forma líquida e/ou gasosa) ao longo do anel entre a seqüência de injeção de fluido de tratamento 156 e a superfície interna da primeira perna 138 para o dispositivo de junção de revestimento 124. Em certos casos, as vedações 144 podem incluir um receptáculo de furo polido, empacotador e/ou outro tipo de vedação. Apesar de três vedações 144 serem retratadas, mais ou menos vedações podem ser fornecidas.

[032] Uma sequência de revestimento de produção permeável 170 se estende para a boca de poço de produção 114. A ligação

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16/41 de apoio perpendicular inferior e o conjunto de vedação 164 incluem tubulação espaçada lateral inferior 166 que se estende do fundo de poço para o revestimento lateral de produção 170. A extremidade do fundo do poço da tubulação espaçada lateral inferior 166 é de forma vedada recebida em um conjunto de vedação inferior 168 disposto na boca do poço principal 116. Alguns exemplos do conjunto de vedação inferior 168 incluem um empacotador, um gancho do revestimento do empacotador que acopla a carcaça 158 da boca de poço principal 116 (por exemplo, por deslizamentos, um perfil e/ou de outra forma) para suportar o revestimento lateral de produção 170 e/ou outro conjunto de vedação. Adicionalmente ou alternativamente, uma vedação no anel entre o revestimento lateral de produção 170 e a parede da boca de poço de produção 114 pode ser formada pelo depósito de cimento no anel. Em certos casos, o cimento pode ser um cimento termicamente resistente. Como o revestimento de injeção 118, o revestimento lateral de produção 170 pode incluir uma ou mais juntas da tubulação permeável 154, uma ou mais válvulas de distribuição de fluxo 152 (por exemplo, para controlar/distribuir o influxo para o interior do revestimento 170) e uma ou mais juntas de expansão 148. As válvulas de distribuição de fluxo 152 podem ser desdobradas concentricamente dentro o revestimento de produção 170 usando um tubular separado ou pode ser desdobrada com o revestimento 170. Tubulação sem perfuração e/ou empacotadores podem ser adicionalmente incluídos no revestimento de produção 170 para compartimentalizar o fluxo através de válvulas de distribuição 152.

[033] A junta de expansão 148 pode ser configurada para

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17/41 absorver, e assim isolar, o restante do sistema 100 da expansão axial e/ou contração do revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170 devido aos efeitos térmicos. Por exemplo, a injeção do fluido de tratamento aquecido na zona subterrânea 110 através do revestimento de injeção 118 tende a fazer com que o revestimento de injeção 118 se expanda. A junta de expansão 148 pode ser configurada para se retrair de um estado axialmente estendido em uma quantidade igual a da expansão axial do revestimento de injeção 118 comunicado à junta de expansão 148. Ao fazer isso, a junta de expansão 148 irá isolar o restante do sistema 100 da expansão axial do revestimento de injeção 118. Após a injeção do fluido de tratamento aquecido terminar e a zona subterrânea 110 começa a esfriar. O revestimento de injeção 118 também esfria e, portanto, tende a se contrair. A junta de expansão 148 pode ser configurada para se estender de um estado axialmente retraído em uma quantidade igual a da contração axial do revestimento 118 que é comunicado à junta de expansão 148. Ao fazer isso, esta irá isolar o restante do sistema 100 da contração do revestimento de injeção 118. De forma semelhante, a junta de expansão 148 no revestimento de produção 170 isola o restante do sistema 100 da expansão e contração do revestimento de produção 170.

[034] Embora mostrado como uma junta de expansão 148 em cada um dos revestimento de produção 170, várias junta fornecidas em um ou ambos expansão/retração das juntas mesma sequência é aditiva.

injeção 118 e revestimento de

de	expansão	148 podem	ser
os	forros.	A capacidade	de
de	expansão	148 fornecida	na
Por	exemplo,	duas juntas	de

expansão 148 da mesma capacidade de expansão/retração

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18/41 fornecidas na mesma sequência podem fornecer duas vezes a capacidade de expansão/retração total, três juntas de expansão fornecidas

148 da mesma capacidade de expansão/retração na mesma sequência podem fornecer três vezes a capacidade de expansão/retração total, e assim por diante.

Assim, em certos casos, múltiplas juntas de expansão 148 podem ser fornecidas no revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170 para aumentar a quantidade da expansão/retração axial que pode ser absorvida. Várias juntas de dilatação 148 podem, alternativamente ou adicionalmente ser fornecidas em diferentes locais ao longo do revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170 para absorver a expansão/contração em locais diferentes. As juntas de expansão 148 podem ser fornecidas em intervalos iguais e/ou desiguais ao longo do comprimento. Em certos casos, as juntas de expansão 148 podem ser organizadas com base em um perfil de temperatura do revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170, locais de restrições mecânicas (por exemplo, interfaces com outros componentes ou equipamentos, tais como dispositivo de junção do revestimento 124, conjunto de vedação inferior 168 e/ou outros) e/ou com base em outros fatores. Por exemplo, o talão do revestimento de injeção 118 e o talão do revestimento de produção 170 são limitados por interfaces com o dispositivo de junção do revestimento 124 respectivamente. revestimento de variações de expansão/contração, injeção 118. Assim, e os

Em injeção temperatura do que elementos algumas 118 de vedação configurações, também pode maiores, e, outras partes pode ser desejável inferiores 168, o talão do estar sujeito a assim, uma maior do revestimento de fornecer uma maior

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19/41 concentração (por exemplo, número por unidade de comprimento do forro) nas juntas de expansão 148 que podem ser fornecidas perto do talão do revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170.

[035] Em certos casos, a junta de expansão 148 pode ser configurada para ser seletivamente variável entre axialmente rígida e não rígida (isto é, capaz de estender e/ou retirar axialmente). A junta de expansão 148 pode ser configurada para mudar de axialmente rígida para não mecanicamente rígida (por exemplo, pela manipulação mecânica da junta de expansão 148 através da sequência, uma ferramenta para alterar a junta de expansão 148, e/ou de outra forma), em resposta à pressão hidráulica (por exemplo, pressão no furo e/ou em torno do exterior da junta de expansão 148, a pressão através de uma passagem de sinal hidráulica para a junta de expansão e/ou de outra forma), em resposta à temperatura e/ou de outra maneira. Por exemplo, a junta de expansão 148 pode ser configurada rígida para manter o estado estendido ao empurrar uma sequência de tubos e/ou equipamentos (por exemplo, o revestimento de injeção 118 ou revestimento de produção 170,

discutido	abaixo	) em	uma boca	de poço. Quando	mudou	para	não
rígida, a	junta	de	expansão	148 pode retrair	axialmente	e,
posteriormente,	se	estender	axialmente para	dar	conta	da

expansão/retração térmica de uma sequência de tubos e/ou equipamentos (por exemplo, revestimento de injeção 118 ou revestimento de produção 170) acoplada à junta de expansão 148.

[036] Nos casos em que a junta de expansão 148 é mutável de axialmente rígida para não rígida quando submetidas a uma temperatura especificada (doravante denominada temperatura

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20/41 de acionamento), a junta de expansão pode ser configurada para ser rígida quando acima da temperatura de acionamento e não rígida quando abaixo da temperatura de acionamento ou vice-versa. A temperatura de acionamento pode ser selecionada em relação às condições de temperatura às quais a junta de expansão 148 será exposta. É possível que as juntas de expansão 148 em locais diferentes no sistema 100 terão temperaturas de acionamento diferentes.

[037] Em certos casos, a junta de expansão 148 pode ser configurada com uma temperatura de acionamento que garante que a junta de expansão 148 é rígida ao ser presa para facilitar empurrar uma sequência de tubos e/ou equipamentos acoplados à junta de expansão 200 em uma boca de poço (por exemplo, empurrando o revestimento de injeção 118 e/ou revestimento de produção 170 em sua respectiva boca de poço). A temperatura de acionamento, no entanto, pode ser tal que após a junta de expansão 200 e qualquer sequência acoplada a ela estejam no lugar, a junta de expansão 200 se torna não rígida quando a junta de expansão 200 e/ou sequência acoplada a ela são submetidas a condições térmicas que causam substantiva expansão e/ou contração. Em um exemplo, a junta de expansão 148 fornecida no revestimento de injeção 118 é configurada com uma temperatura de acionamento que está acima da temperatura ambiente na boca de poço principal 116 e boca de poço de injeção 112, mas está dentro ou abaixo da faixa esperada de temperaturas da junta de expansão 148 quando o fluido de tratamento aquecido é injetado através do revestimento de injeção 118 para a boca do poço de injeção 112. Como tal, a junta de expansão 148 é rígida, enquanto o revestimento de injeção 118 é executado na boca de poço de

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21/41 injeção 112 à temperatura ambiente. Posteriormente, a junta de expansão 148 não é rígida já que o fluido de tratamento aquecido é injetado através do revestimento de injeção 118 para a boca de poço 112. Em outro exemplo, a junta de expansão 148 fornecida no revestimento de produção 170 pode ser configurada com uma temperatura de acionamento que está acima da temperatura ambiente na boca de poço principal 116 e boca de poço de injeção 112, mas está dentro ou abaixo da faixa esperada de temperaturas da junta de expansão 148 quando os fluidos de reservatório são produzidos a partir da boca de poço de produção 114 através do revestimento de produção 118. Em certos casos, a temperatura de acionamento pode ser uma temperatura na faixa de 100 a 200°C, 200 a 300°C, 300 a 400°C ou outra temperatura acima de 400°C ou abaixo de 100°C.

[038] Na modalidade ilustrada, a boca de poço principal

116 tem uma porção de entrada substancialmente vertical que se estende desde a superfície do terreno 120 que, então, desvia para formar uma porção inclinada a partir da qual bocas de poço laterais substancialmente horizontais se estendem até à zona subterrânea 110. No entanto, os sistemas e métodos descritos aqui também podem ser usados com outras configurações de boca de poço (por exemplo, bocas de poço inclinadas, bocas de poço horizontais, e outras configurações) e outros tipos de sistemas que comunicam o fluido aquecido em uma zona subterrânea. Sistemas exemplares que comunicam o fluido aquecido em uma zona subterrânea incluem sistemas que usam um furo de poço comum para injeção e produção (por exemplo, sistemas huff-n-puff, sistemas de injeção cíclica e/ou outros sistemas) e sistemas com injeção

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22/41 separada e poços produtores (por exemplo, SAGD e/ou outros) e/ou outros. Por exemplo, os conceitos aqui descritos podem ser usados em relação à injeção de ar superaquecido de xisto petrolífero (SHA), injeção de dióxido de carbono aquecido de xisto petrolífero (por exemplo, Chevron CRUSH), poços de produção & injeção geotérmica, injeção de água quente, combustão in situ (fireflooding) e/ou em outras aplicações. Os sistemas e métodos descritos aqui também podem ser usados em sequências usadas para aplicações de monitoramento térmico, incluindo a detecção de temperatura e/ou outros, onde uma seqüência de monitoramento térmico é posicionada em um furo de poço adjacente a uma produção e/ou sequência de injeção.

[039] Em alguns casos, um sistema de elevação de fluidos de fundo de poço, operável para levantar fluidos para a superfície do terreno 120, é pelo menos parcialmente disposto na boca de poço 114 e pode ser integrado, acoplado a ou de outra forma não associado a uma sequência de tubulação de produção (não mostrada). Para realizar este processo de combinação dos sistemas de elevação artificiais com injeção de fluido de tratamento aquecido, um sistema de resfriamento de fundo de poço pode ser implantado para o resfriamento do sistema de elevação artificial e outros componentes de um sistema de conclusão. Tais sistemas são discutidos em mais detalhes, por exemplo, na Pub. de Ped. de Pat. No. US 2008/0083536, intitulado Producing Resources Using Steam Injection. Outros sistemas de elevação de fluido de fundo de poço e métodos também podem ser usados.

[040] Em certos casos, um aquecedor de fluidos de fundo de poço (por exemplo, gerador de vapor) pode ser fornecido no

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23/41 poço. Por exemplo, o Pedido PCT No. PCT/US2008/069249, intitulado Heated Fluid Injection Using Multilateral Wells descreve tal sistema que pode ser incorporado no sistema 100. O aquecedor de fluido de fundo de poço pode ser de forma vedada recebido em um receptáculo de furo polido acoplado ao revestimento 118 e na boca de poço de injeção lateral 112.

[041] Voltando agora para as figuras 2A a 6F, juntas de expansão exemplares adequadas para uso como junta de expansão 148 são descritas. As figuras 2A a B mostram uma junta de expansão exemplar 200 que inclui um invólucro externo tubular 202 internamente telescopicamente recebendo um corpo tubular interno 204. A figura 2A mostra uma junta de expansão 200 em um estado axialmente completamente estendido com o corpo interno 204 estendido a partir do invólucro externo 202. A junta de expansão 208 pode se retrair para um estado axialmente retraído com o corpo interno 204 recebido internamente dentro o invólucro externo 202. A figura 2B retrata as juntas de expansão 208 no estado totalmente axialmente retraídas. Se submetidas à temperaturas inferiores a uma temperatura especificada (aqui referida como temperatura de acionamento), a junta de expansão 200 é rígida e pode manter um estado retraído/estendido sob certas cargas. Por exemplo, em certos casos, a junta de expansão 208 pode manter um estado estendido ou totalmente estendido quando submetidas às cargas aplicadas à junta de expansão 200 enquanto empurra uma sequência em uma boca de poço (por exemplo, revestimento 118 na boca de poço de injeção 112). De nota, o termo tubular se destina a abranger não só formas cilíndricas (como mostradas), mas também formas triangulares, retangulares, hexagonais, octogonais e/ou outras formas

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24/41 transversais .

[042] Em certos casos, o invólucro externo 202 e corpo interno 204 podem ser formados em uma única peça ou de construção de várias partes. A figura 2A mostra o invólucro externo 202 tendo um segmento de extremidade de acoplamento 206 configurado para acoplar outros tubos. O segmento de extremidade de acoplamento 206 é acoplado a um segmento do invólucro intermediário 208, que por sua vez, é de forma vedada acoplado a uma nervura de frente para dentro 211 e outro segmento de invólucro intermediário 208. Finalmente, o invólucro externo 202 inclui um segmento de guia 212 acoplado de forma vedada ao segmento de invólucro intermediário 208. A figura 2A mostra o corpo interno 204 tendo um segmento de extremidade de acoplamento 214 em uma extremidade oposta da junta de expansão 200 a partir do segmento de extremidade de acoplamento 206. Tal como acontece com o segmento da extremidade de acoplamento 206, o segmento da extremidade de acoplamento 214 está configurado para se acoplar a outro tubo, por exemplo, por rosqueamento e/ou de outra forma. O segmento de extremidade de acoplamento 214 é acoplado de forma vedada a um segmento de corpo intermediário 216, que por sua vez, é de forma vedada acoplado a um segmento do corpo intermediário 216. Finalmente, o corpo interno 204 inclui um segmento de guia 218 de maneira vedada acoplado ao segmento de corpo intermediário 216. O acoplamento de vedação entre os vários segmentos 206 a 218 e entre o segmento de acoplamento de extremidade 206 e outro tubo pode ser por acoplamento macho e fêmea rosqueado e/ou outros métodos de acoplamento direto ou indireto.

[043] O corpo interno 204 tem um diâmetro externo menor

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25/41 do que o diâmetro interno do invólucro externo 202, e, portanto, define um anel 220 entre os mesmos. Os segmento de guia 212 e 218 suportam substancialmente concentricamente de o corpo interno 204 dentro do invólucro externo 202. O segmento de guia 212 veda uma superfície externa do segmento do corpo intermediário 216. Da mesma forma, o segmento de guia 218 veda uma superfície interna do segmento de invólucro intermediário 208. Em certos casos, o segmento de guia 212 e/ou o segmento de guia 218 pode veda usando o-rings, outros anéis de vedação de polímero ou metálicos, e/ou outras vedações. Um exemplo de um sistema de vedação adequado tendo anéis de vedação metálicos é descrito a seguir com referência à figura 7.

[044] O segmento da extremidade de acoplamento 206 define um ombro de batente de retração virado para dentro 224 que se limita com o segmento de guia 218 para parar a retração axial adicional do corpo interno 204 quando a junta de expansão 200 está no estado totalmente axialmente retraído. Da mesma forma, a nervura de frente para dentro 211 de menor diâmetro interno do que o restante do invólucro externo 202 e define um ombro de batente de expansão virado para dentro 226. O ombro de batente de expansão 226 se limita com um ombro correspondente 228 na seção do corpo intermediária 216 para parar a extensão axial adicional do corpo interno 204 quando a junta de expansão 200 está no estado totalmente axialmente estendido. Os segmentos do corpo intermediário 216 definem uma nervura virada para fora circunferencial 232 de maior diâmetro externo do que o restante do segmento do corpo intermediário 216. Nas figuras 2A e 2B, os segmentos do corpo intermediário 216 são descritos como tubos virados externos,

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26/41 e a nervura de frente para o exterior 232 é definida por uma porção externamente virada. No entanto, a nervura de frente para o exterior 232 pode ser uma nervura que é usinada, soldada, parafusada, ou de outra forma fornecida nos segmentos de corpo intermediários 216.

[045] Porque o anel 220 é axialmente delimitado entre o segmento de guia 212 e o segmento de guia 218, o comprimento axial do anel 220 se expande e se retrai com a expansão e retração da junta de expansão 200. O anel 220 contém um material de mudança de fase 230 tendo uma temperatura de fusão especificada, acima da qual o material de mudança de fase 230 é fluido (por exemplo, gás ou líquido) e abaixo da qual o material de mudança de fase 230 é sólido (ou seja, não fluível). Alguns exemplos de materiais de mudança de fase incluem materiais eutéticos, materiais de mudança de fase de polímero e/ou de outros materiais. Quando a junta de expansão 200estáé no estado axialmente estendido, um volume substancial do anel 220 está localizado entre a nervura de frente para dentro 211 e vedações do segmento de guia 212 no invólucro externo 202. O volume do anel 220 localizado entre a nervura de frente para dentro 211 e as vedações do segmento de guia 218 no corpo interno 204 é relativamente pequeno. Neste estado, o material de mudança de fase 230 enche o anel 220. Como a junta de expansão 200 está axialmente retraída, a nervura de frente para fora 232 se move em direção a nervura de frente para dentro 211. A nervura de frente para dentro 211 e nervura de frente para fora 232 juntas, definem um perfil no anel 220 que está acoplado pelo material de mudança de fase 230. Assim, quando o material de mudança de fase 230 é sólido, este se acoplar por pressão ao perfil definido pela

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27/41 nervura de frente para dentro 211 e a nervura de frente para fora 232, e torna a junta de expansão 200 rígida. Dito de outra forma, o material de mudança de fase limita ou impede a retração/extensão axial da junta de expansão 200 limitando ou impedindo o movimento da nervura de frente para fora 232 em direção à nervura de frente para dentro 211. Quando o material de mudança de fase 230 é fluido (por exemplo, líquido, substancialmente líquidos e/ou gás) este permite a retração/extensão axial da junta de expansão 200, permitindo que o movimento da nervura de frente para fora 232 em direção à nervura de frente para dentro 211.

[046] Em funcionamento, a junta de expansão 200 pode ser configurado em um estado estendido (por exemplo, um estado totalmente ou parcialmente estendido) e rigidamente mantida no estado estendido pela manutenção do material de mudança de fase 230 abaixo da temperatura de acionamento. A junta de expansão 200, em seguida, funciona semelhante a um segmento do tubo rígido, e pode ser usada para empurrar uma sequência de tubos e/ou equipamentos acoplados à junta de expansão 200 para uma boca de poço. Em certos casos, o material de mudança de fase 230 pode ser mantido abaixo da temperatura de acionamento mantendo a temperatura ambiente em torno do exterior de e dentro da junta de expansão 200 abaixo da temperatura de acionamento. Se a temperatura de acionamento é selecionada para estar acima da temperatura ambiente na boca de poço, nenhuma etapa ativa é necessária para manter a junta de expansão 200 rígida. A junta de expansão 200 pode ser alterada para não ser rígida pelo aquecimento do material de mudança de fase 230 acima da temperatura de acionamento. Como o material de mudança de fase 230 torna-se fluido, a junta de

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28/41 expansão 200 pode retirar e estender conforme a necessidade. Em certos casos, o material de mudança de fase 230 pode ser aquecido acima da temperatura de acionamento pelo fluxo de fluido que é igual ou superior a temperatura de acionamento pelo interior e/ou em torno de um exterior da junta de expansão 200. Por exemplo, se a junta de expansão 200 é fornecida em uma seqüência de injeção para a recuperação de recursos termicamente melhorada, a temperatura de acionamento pode ser selecionada de tal forma que a injeção do fluido de tratamento aquecido (por exemplo, vapor), através da sequência de injeção irá elevar a temperatura do material de mudança de fase 230 acima da temperatura acionamento e faz com que a junta de expansão 200 a tornar-se não rígida. A junta de expansão 200 pode posteriormente ser alterada entre rígida e não rígida, como desejado, pelo aquecimento ou resfriamento (ou permissão a resfriar) o material de mudança de fase 230. Em certos casos, o fluido a uma temperatura abaixo da temperatura de acionamento pode ser fluido em torno do exterior de ou dentro da junta de expansão 200 para resfriar o material de mudança de fase 230 abaixo da temperatura de acionamento.

[047] Nota-se, que várias nervuras de frente para dentro 211 e nervuras de frente para fora 232 podem ser fornecidas para definir dois ou mais depósitos do material de mudança de fase 230. Por exemplo, a figura 3 mostra uma junta de expansão alternativa 300 tendo duas nervuras de frente para dentro 211 e duas nervuras de frente para fora 232 definindo dois depósitos do material de mudança de fase 230. Essa configuração aumenta a capacidade de carga, ou seja, a resistência contra retração/extensão da junta de expansão

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200, quando o material de mudança de fase 230 é sólido, distribuindo as cargas aplicadas sobre o material de mudança de fase 230 em uma área de superfície maior. Outros aspectos e funcionamento da junta de expansão 300 são similares à junta de expansão 200 descrita acima.

[048] As nervuras de frente para dentro e de frente para fora podem assumir diferentes formas. Por exemplo, as figuras 4A a C mostram uma junta de expansão alternativa 400 tendo numerosas nervuras de frente para dentro 434 e numerosas nervuras de frente para fora 432 de uma configuração diferente do que as das figuras 2A-B. Como pode ser visto melhor visto na figura 4C, o invólucro externo tubular 402 e corpo interno tubular 404 define uma pluralidade de espaços anulares alongados orientados axialmente 420 entre os mesmos. Em alguns casos, o invólucro 402 e o corpo interno 404 define uma única câmara circunferencial ao invés de múltiplos espaços axialmente orientados 420. Cada uma contém o material de mudança de fase 230. As nervuras 434 e nervuras 432 são orientadas circunferencialmente nos espaços alongados anulares 420. Como acima, as nervuras de frente para dentro 434 e nervuras de frente para fora 432 juntas, definem um perfil que é acoplado pelo material de mudança de fase 230 quando sólido. Assim, quando o material de mudança de fase 230 é sólido, este se acopla por pressão às nervuras de frente para dentro 434 e nervuras de frente para fora 432, e torna a junta de expansão 400 rígida. Quando o material de mudança de fase 230 é fluido, ele pode fluir dos espaços anulares axiais 420 em um espaço de coleta adjacente 440 no corpo interno 404 para permitir a retração/extensão axial da junta de expansão 400. A figura 4A mostra a junta de expansão

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400 em um estado totalmente estendido, e, portanto, nenhuma extensão axial é possível. No entanto, a junta de expansão 400 pode ser inicialmente disposta com o corpo interno 404 recebido ainda dentro do invólucro externo 402 para permitir a expansão axial inicial, conforme desejado. Também, após a retração axial inicial do estado totalmente estendido, a junta de expansão 400 pode então se estender. Embora doze espaços anulares alongados 420 sejam mostrados, menos ou mais podem ser fornecidos. A junta de expansão 400 inclui ainda pinos-guia 436 (dois mostrados, um ou mais podem ser fornecidos) carregados no invólucro externo 402 que se acoplam aos entalhes axiais 438 no corpo interno 404. Os pinos de guia 436 e entalhes axiais 438 cooperar para impedir a rotação do invólucro externo 402 em relação ao invólucro interno 404, e permitem ainda a retração/expansão axial da junta de expansão 400. Pinos de guia semelhantes e entalhes podem ser fornecidos em outras juntas de expansão aqui descritas. Outros aspectos e funcionamento da junta de expansão 400 são similares à junta de expansão 200 descrita acima. Por exemplo, como acima, o segmento de guia 418 pode vedar o invólucro externo 402 usando o-rings, anéis de vedação de outro polímero ou metálicos (por exemplo, como na figura 7 e/ou de outra forma), e/ou outras vedações.

[049] Em certos casos, o material de mudança de fase coopera com outro fluido em operação da junta de expansão. Na junta de expansão exemplar 500 da figura 5, o anel 520 entre o invólucro tubular externo 502 e corpo interno tubular 504 define um volume hidráulico vedado. O anel 520 é vedado em uma extremidade na interface do invólucro externo 502 e corpo interno 504 (por exemplo, o-rings e/ou de outra forma). O

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31/41 material de mudança de fase 230, quando sólido, reside em um receptáculo circunferencial 544 definido no corpo interno 504 e se limita com o invólucro externo 502 para vedar a outra extremidade do anel 520. O anel 520 é preenchido com um fluido 542 (por exemplo, um líquido incompressível e/ou outro fluido). O fluido 542 suporta cargas axiais aplicadas à junta de expansão 500 quando o material de mudança de fase 230 é sólido, porque o líquido está vedado no anel 520 pelo material de mudança de fase 230. Assim, quando o material de mudança de fase 230 é sólido, a junta de expansão 500 é rígida. Quando o material de mudança de fase 230 é fluido, ele pode fluir a partir do receptáculo circunferencial 544 em um espaço de coleta adjacente 540 no corpo interno 504, sem vedar o anel 520. Com o anel 520 não vedado, o fluido 542 está livre para fluir para o espaço de coleta adjacente 540 e permitir a retração/extensão axial da junta de expansão 500. A figura 5 representa a junta de expansão 500 em um estado totalmente estendido, e, portanto, nenhuma extensão axial adicional é possível. No entanto, a junta de expansão 500 pode ser arranjada inicialmente com o corpo interno 504 recebido ainda para o invólucro externo 502 para permitir a expansão axial inicial, conforme desejado. Além disso, após uma retração inicial axial do estado totalmente estendido, a junta de expansão 500 pode depois se estender. Como acima, a junta de expansão 500 inclui ainda pinos-guia 536 (dois mostrados, um ou mais podem ser fornecidos) carregados no invólucro externo 502 que acopla entalhes axiais 538 no corpo interno 504. Os pinos-guia 536 e entalhes axiais 538 cooperam para impedir a rotação do invólucro externo 502 em relação ao corpo interno 504, permitindo ainda a expansão/retração

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32/41 axial. Outros aspectos e operação da junta de expansão 500 são similares aos da junta de expansão 200 descrito acima. Por exemplo, como acima, o segmento de guia 518 pode vedar o invólucro externo 502 usando o-rings, outros anéis de vedação de polímero ou metálicos (por exemplo, como na figura 7 e/ou de outra forma), e/ou outras vedações.

[050] Em certos casos, um material de mudança de formato sensível termicamente pode ser usado no lugar de ou em combinação com um material de mudança de fase. Na junta de expansão exemplar 600 representada nas figuras 6A a F, o anel 620 entre o invólucro tubular externo 602 e o corpo tubular 604 inclui um material de mudança de forma sensível termicamente 646. Em certos casos, o material de mudança de forma 646 é um metal de memória de formato de uma via que pode ser plasticamente deformado a partir de um estado inicial, mas vai retornar ao estado inicial em resposta a aplicação de uma temperatura igual ou superior a uma temperatura especificada (aqui referida como temperatura de acionamento). Em certos casos, o material de mudança de formato 646 é um metal de memória de formato de duas vias que pode ser configurado para assumir uma forma inicial a uma temperatura e uma forma diferente a ou acima da temperatura de acionamento. Outros materiais de mudança de formato estão dentro do escopo dos conceitos aqui descritos. Alguns exemplos de materiais de mudança de forma incluem ligas de cobalto-níquel-alumínio, ligas de cobalto-níquel-gálio, ligas de níquel-titânio, ligas de níquel-ferro-gálio e/ou outros materiais de mudança de forma.

[051] No presente exemplo, o material de mudança de formato 646 é configurado em uma faixa enrolada

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33/41 helicoidalmente. O material de mudança de formato 646 está configurado para ter um primeiro diâmetro externo igual ou superior a temperatura de acionamento e ter um segundo diâmetro externo maior aproximadamente igual ao diâmetro interno do anel 620 abaixo da temperatura de acionamento. Assim, a temperaturas abaixo da temperatura de acionamento o material de mudança de formato 646 se limita com o diâmetro interno do anel 620 (melhor visto na figura 6B). Quando a uma temperatura igual ou superior a temperatura de acionamento, o material de mudança de formato 646 se contrai para o primeiro diâmetro externo, longe do diâmetro interno do anel 620 (melhor visto nas figuras 6D e 6F).

[052] O anel 620 contém um membro de interferência 648 que coopera com o material de mudança de formato 646 para limitar a retração da junta de expansão 600. No presente exemplo, o membro de interferência 648 é configurado como uma faixa enrolada helicoidal com um diâmetro interno maior que o diâmetro externo do primeiro material de mudança de formato 646. A inclinação da hélice é semelhante a inclinação da hélice do material de mudança de formato 646, de tal forma que o material de mudança de formato 646 e o membro de interferência 648 se aninham quando o material de mudança de formato 646 está no segundo diâmetro exterior, maior. Assim, quando o material de mudança de formato 646 está a temperaturas abaixo da temperatura de acionamento, este se aninha com o membro de interferência 648 (melhor visto na figura 6B). Quando o material de mudança de formato 646 está a temperatura de acionamento ou superior, ele retorna para o primeiro diâmetro externo fora do acoplamento com o membro de interferência 648 (melhor visto na figura 6D). No estado

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34/41 aninhado, o material de mudança de formato 646 e membros de interferência 648 formam uma estrutura rígida axialmente que reage contra a nervura virada para dentro 634 e nervura virada para fora 632 para tornar a junta de expansão 600 rígida. Quando o material de mudança de formato 646 está fora de acoplamento com o membro de interferência 648, o material de mudança de formato 646 e membros de interferência 648 colapsam de maneira semelhante a uma mola enrolada (melhor visto na figura 6F), e permitem que o corpo interno 604 seja recebido no corpo externo 602 e a junta de expansão axial 600 se retrai e depois se estender. Depois de ter sido retraída, a junta de expansão 600 pode ser axialmente estendida e voltar a ser rígida pela diminuição da temperatura do material de mudança de formato 646 abaixo da temperatura de acionamento. Outros aspectos e operação da junta de expansão 600 são semelhantes aos da junta de expansão 200 descrita acima.

[053] Embora descrito com um material de mudança de formato helicoidal 646 e membro de interferência 648, o material de mudança de formato 646 e membro de interferência 648 podem assumir diferentes formas. Em outro exemplo, o material de mudança de formato 646 e membro de interferência 648 são anéis. O material de mudança de formato 646 e membro de interferência 648 podem assumir ainda outras formas.

[054] Voltando agora para as figuras 7, 8A-B, e 9A-C um sistema de vedação exemplar 700 adequado para aplicações de alta temperatura é mostrado. O sistema de vedação 700 incorpora uma pluralidade de anéis de vedação metálicos 702 que vedam entre um tubular externo 704 e um tubular interno

706. Em certos casos, os anéis de vedação 702 não são anéis

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35/41 circulares sólidos, mas sim divididos (ou seja, tendo extremidades). Em certos casos, os anéis de vedação 702 estão em forma de C e incluem uma lacuna 703 entre suas extremidades. Os anéis de vedação em forma de C 702 podem ser empregados em conjuntos de dois ou mais (conjuntos de três mostrado) anéis de vedação 702 de modo que a lacuna 703 em um anéis de vedação em forma de C 702 seja sobreposta por uma porção sólida de um anel de vedação adjacente 702. A lacuna 703 é sobreposta para que, em funcionamento, a lacuna 703 seja coberta e vedada pelo anel de vedação adjacente 702. Um ou mais dos anéis de vedação 702 em um conjunto pode incluir uma protrusão de superfície 708 (melhor vista na figura 8B) em uma superfície lateral do anel de vedação 702 com um tamanho tal para caber na lacuna 703 de um anel de vedação adjacente 702. Quando a superfície de protrusão 708 de um primeiro anel de vedação 702 é recebida na lacuna 703 de um segundo anel de vedação 702, os dois anéis de vedação 702 são mantidos em relação ao outro de modo que a lacuna de cada anel seja sobreposta por outra. Em um caso onde há três anéis de vedação 702, como na figura 7, o fornecimento de dois com a superfície de protrusão 708 permite que todos os três sejam acoplados juntos. Na maioria dos casos, o fornecimento de um menor número de anéis de vedação 702 com uma superfície de protrusão 708 do que o número total de anéis de vedação 702 será suficiente para manter os anéis em relação uns aos outros. Em certos casos, os anéis de vedação 702 podem ser configurados de tal forma que uma extremidade de um determinado anel de vedação 702 sobreponha sua outra extremidade. A configuração de sobreposição do anel de vedação 702 não tem lacuna.

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36/41 [055] A superfície externa circunferencial dos anéis de vedação 702 vedam contra uma superfície de vedação interna 710 do tubular externo 704. Em certos casos, a superfície de vedação interna 710 é um receptáculo de furo polido com uma superfície que foi usinada, triturada ou de outra forma formada para ter um acabamento de superfície lisa. O diâmetro externo dos anéis de vedação 702 é um pouco maior que o diâmetro interno da superfície de vedação 710. Como tal, os anéis de vedação 702 são inclinados por mola contra o tubular externo 704. A lacuna 703 e/ou divisão nos anéis de vedação 702 melhora a elasticidade radial dos anéis de vedação 702. A superfície de vedação 710 pode ser longa o suficiente que na medida em que o tubular interior 706 se move axialmente em relação à superfície de vedação 710 (por exemplo, devido à expansão térmica e contração do tubular externo 704 e/ou tubular interno 706 e/ou outros movimentos relativos do tubular externo 704 e tubular interior 706) os anéis de vedação 702 permanecem engajados e vedando a superfície de vedação 710. O diâmetro interno do tubular externo 704 pode ser inclinado, suavemente achatado ou de outra forma reduz o diâmetro em direção à superfície de vedação 710, para que os anéis de vedação 702 residam fora de contato com o tubular externo 704 até ser recebido na superfície de vedação 710.

[056] Os conjuntos de anéis de vedação 702 são recebidos ao longo dos tubulares internos 706 e mantidos entre pares de ombros 712 definidos no tubular interno 706. Uma mola 718 (por exemplo, mola Bellville, arruela cônica e/ou outras molas) pode ser fornecida entre cada par de ombros 712 para inclinar os anéis de vedação 702 uns contra os outros e contra um dos ombros 712. Os ombros 712 podem ser parte

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37/41 integrante do tubular interno 706 (por exemplo, por ser usinado, fundido, forjado e/ou de outra forma). Em certos casos, no entanto, um ou mais dos ombros 712 pode ser definido por anéis de cisalhamento 714 que são frangivelmente fixados ao tubular interno 706 por um pino de cisalhamento ou parafuso 716. Como descrito em mais detalhes abaixo, a anexação dos anéis de cisalhamento 714 ao tubular interno 706 com um pino de cisalhamento ou parafuso 716 pode fornecer uma contingência para liberar os anéis de vedação 702 entre os ombros 712. Em certos casos, os conjuntos de anéis de vedação 702 podem ser organizados no tubular interno 706 em pares espaçados por uma porção 722 do tubular interno 706 tendo um diâmetro externo menor do que a parte em que os anéis de vedação702 são recebidos. Como discutido em maiores detalhes abaixo, a porção 722 de diâmetro menor no tubular interno 706 facilita a liberação de contingência dos anéis de vedação 702. A figura 9 A ilustra uma modalidade com quatro conjuntos de anéis de vedação 702. Menos ou mais conjuntos de anéis de vedação 702 podem ser fornecidos. O fornecimento de vários conjuntos de anéis de vedação 702 fornece redundância de vedação.

[057] Em funcionamento, como descrito nas figuras 9 A e 9B, o tubular interno 706 carregando os anéis de vedação702 é inserido no tubular externo 704 de tal modo que o anéis de vedação 702 repousem e vedem a superfície de vedação 710. Ao contrário de muitos sistemas de vedação de metal, os anéis de vedação 702 não precisam deformar plasticamente para vedar entre o tubular interno 706 e tubular externo 704. O tubular interno 706 pode carregar um membro de guarda 720 (por exemplo, uma pinça, centralizador de mola e/ou outro

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38/41 dispositivo) que precede e protege os anéis de vedação 702 na medida em que eles entram na superfície de vedação 710. Em certos casos, conjuntos ou vários conjuntos de anéis de vedação 702 são delimitados por membros de guarda 720 e os membros de guarda 720 operam para centralizar o tubular interno 706 no tubular externo 704. A figura 9A mostra quatro conjuntos de anéis de vedação 702 axialmente delimitados por membros de guarda 720. Em outros casos, menos ou mais membros de guarda 720 podem ser fornecidos ou os membros de guarda 720 podem ser omitidos.

[058] Como visto na figura 9C, um ou mais conjuntos de anéis de vedação 702 podem ser liberados a partir de entre os ombros 712, liberando um anel de cisalhamento adjacente 714 (por exemplo, pelo cisalhamento do pino de cisalhamento ou parafuso 716). A liberação dos conjuntos de anéis de vedação 702 de entre os ombros 712 pode fornecer uma contingência para endereçar situações em que um ou mais dos anéis de vedação 702 não podem passar livremente através do tubular externo 704. Por exemplo, se um anel de vedação 702 encontra detritos ou não adere a ou não pode passar o tubular externo 704, o movimento contínuo e/ou carga de impacto (por exemplo, rangendo) no tubular interno 706 pode fazer com que um anel de cisalhamento 714 adjacente ao conjunto afetado dos anéis de vedação 702 se liberte do tubular interno 706. O anel de cisalhamento 714 e anéis de vedação 702 podem então se mover para a porção 722 de diâmetro menor. Na porção 722 de menor diâmetro, os anéis de vedação 702 têm espaço adicional para se erguer (como descrito na figura 9C) e facilitar a passagem de detritos ou se liberar a partir do tubular externo 704.

[059] Embora representado com os anéis de vedação 702 e

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39/41 ombros 712 carregados no tubular interno 706, em certos casos, os anéis de vedação 702 e ombros 712 (incluindo anéis de cisalhamento 714 e outros detalhes associados do sistema de vedação 700) podem ser transportados no interior do tubular exterior 704. Como tal, o tubular interno 706 incluiria uma superfície de vedação (similar a superfície de vedação 710) em seu diâmetro externo e os anéis de vedação 702 podem ser inclinados por mola em contato de vedação com a superfície de vedação do tubular interno 706.

[060] O sistema de vedação 700 pode ser empregado em uma série de aplicações de vedação sobre o sistema exemplar 100 descrito acima (figura 1). Em certos casos, o sistema de vedação 700 pode ser empregado em uma junta de expansão, como as descritas com relação às figuras 2A a 5. Por exemplo, os sistema de vedação 700 podem ser empregados para vedar entre um invólucro externo e corpo interno de uma junta de expansão. A título de exemplo, na junta de expansão 200 das figuras 2A-B, o sistema de vedação 700 pode ser empregado em uma extremidade do anel 220, onde o tubular externo 704 é o invólucro externo 202 e a tubulação interna 706 é o corpo interno 204. O sistema de vedação 700 pode ser aplicado de maneira semelhante às juntas de expansão 300-500 (figuras 35). O sistema de vedação 700 pode adicionalmente ou, alternativamente, ser empregado para vedar outros aspectos das juntas de expansão 200 a 500.

[061] Em certos casos, o sistema de vedação 700 pode ser empregado como vedações 144 (figura 1) para vedar entre a seqüência de injeção de fluido de tratamento 156 e a primeira perna 138 do dispositivo de revestimento de junção 124. Como tal, o tubular externo 704 é a primeira perna 138 e o tubular

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40/41 interno 706 é a seqüência de injeção 156. Da mesma forma, o sistema de vedação 700 pode ser empregado para vedar entre a seqüência de injeção de fluido de tratamento 156 e revestimento de injeção 118 em cada uma das válvulas de distribuição do fluxo 152, onde o tubular externo 704 é o revestimento de injeção 118 e o tubular interno é a seqüência de injeção 156. O sistema de vedação 700 pode ser empregado em outros locais sobre o sistema 100, incluindo no conjunto de vedação 128 vedando entre o dispositivo de revestimento de junção 124 e a carcaça 158, na perna de vedação 136 da junção 132 para o receptáculo de furo polido 130, no conjunto de vedação 168 vedando a tubulação espaçada 166 para o revestimento de produção 170 e/ou em outros locais em torno do sistema 100.

[062] O sistema de vedação 700 é um sistema simples e econômico de construir. Além disso, porque este emprega anéis de vedação de metal, este pode suportar temperaturas de serviço associada à injeção de fluido aquecido. Em funcionamento, certas modalidades do sistema de vedação 700 podem manter a vedação contra os fluxos de fluidos com temperatura de 250°C e acima e, em alguns casos, a 400°C e acima. Os anéis de vedação 702 não precisam fazer uma vedação substancialmente a prova de gás e/ou à prova de líquidos. Pelo contrário, a vedação realizada pelos anéis de vedação 702 pode ser para substancialmente bloquear o fluxo, permitindo algum vazamento. O sistema de vedação 700 pode ser usado em uma ampla gama de aplicações, incluindo poços de injeção de água, de injeção de vapor, e poços de alto volume, onde o corte da tela devido ao fluxo anular é uma preocupação.

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41/41 [063] Uma série de exemplos foi descrita. será entendido que várias modificações podem Assim, outras modalidades estão dentro do seguintes reivindicações.

No entanto, ser feitas. escopo das

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de ferramenta de fundo fato de compreender:

- uma ferramenta de fundo de poço de poço, caracterizado pelo incluindo:

- uma primeira tubulação (704);

uma segunda tubulação (706), as primeiras e segundas tubulações (704, 706) concentricamente arranjadas;

sendo que a primeira tubulação (704) é um invólucro de uma junta de expansão e a segunda tubulação (706) é um corpo da junta de expansão;

um primeiro anel de vedação (702) fendido metálico carregado sobre a segunda tubulação (706) e vedado para a segunda tubulação (706), o primeiro anel de vedação (702) inclinado como mola (718) em contato de vedação contra a primeira tubulação (704); e

- um segundo anel de vedação (702) fendido metálico carregado sobre a segunda tubulação (706) e se limitando com o primeiro anel de vedação (702), o segundo anel de vedação (702) inclinado como mola (718) em contato de vedação contra primeira tubulação (704), os primeiros segundos anel de vedação (702) arranjado com uma fenda no primeiro anel de vedação (702) é sobreposto pelo segundo anel de vedação (702); e um material de mudança de fase (230) residindo entre o invólucro e o corpo, o material de mudança de fase (230) sendo sólido abaixo de uma temperatura especificada e fluente acima da temperatura especificada, o material de mudança de fase (230), quando sólido, prendendo o invólucro e o corpo e axialmente fixando o corpo em relação ao invólucro.
2. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a

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2/4 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o primeiro anel de vedação (702) ter o formato de C tendo uma lacuna (703) entre as extremidades do anel de vedação (702).
3. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o segundo anel de vedação (702) ter uma protrusão (708) sobre uma superfície lateral do mesmo configurada para se ajustar na lacuna (703) do primeiro anel de vedação (702) e reter o primeiro anel de vedação (702) em relação ao segundo anel de vedação (702) de modo que a lacuna (703) do primeiro anel de vedação (702) seja sobreposta pelo segundo anel de vedação (702).
4. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato compreender ainda:

- um volume hidráulico em torno do corpo;

- o material de mudança de fase (230) vedando o volume hidráulico quando o material de mudança de fase (230) é sólido e não vedando o volume hidráulico quando o material de mudança de fase (230) é fluente; e

- um líquido no volume hidráulico que, quando vedado no volume hidráulico, fixa axialmente o corpo contra o movimento em uma primeira direção relativa ao invólucro.
5. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira tubulação (704) ser acoplada a um revestimento permeável (118) e a segunda tubulação (706) ser uma coluna de injeção de líquido aquecido.
6. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos anel de vedação (702) serem retidos contra um anel de cisalhamento (714) frangivelmente afixado à segunda

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3/4 tubulação (706).
7. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos anel de vedação (702) manterem a vedação a 250° C e maior.
8. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiros e segundos anel de vedação (702) não serem substancialmente plasticamente deformados na vedação.
9. Sistema de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma mola (718) carregada sobre a segunda tubulação (706) e inclinando o primeiro anel de vedação (702) para se limitar contra o segundo anel de vedação (702).
10. Método, caracterizado pelo fato de compreender:

- receber um fluxo de um líquido de boca de poço em um espaço anular entre uma primeira e segunda tubulação (706) (704, 706) concentricamente arranjada de uma ferramenta de fundo de poço, arranjada em uma boca de poço, o líquido estando a uma temperatura de 250° C;

- vedar contra o fluxo com uma pluralidade de anel de vedação (702) fendidos de metal residindo entre as primeiras e segundas tubulações (704, 706);

- reter o anel de vedação (702) em relação à segunda tubulação (706) com um anel de cisalhamento (714) frangivelmente afixado à segunda tubulação (706); e

- liberar o anel de cisalhamento (714) da segunda tubulação (706) para liberar o anel de vedação (702) da vedação entre as primeiras e segundas tubulações (704, 706).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado

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4/4 pelo fato de compreender ainda uma vedação contra a passagem do fluxo através da fenda (703) de um dos anel de vedação (702) com outro dos anel de vedação (702) .
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a liberação ser realizada pelo cisalhamento de um membro de cisalhamento (716) fixando o anel de cisalhamento (714) à segunda tubulação (706).