BR122019011363B1

BR122019011363B1 - Válvula de parada de fluxo

Info

Publication number: BR122019011363B1
Application number: BR122019011363-7A
Authority: BR
Inventors: George Swietlik; Robert Large
Original assignee: Pilot Drilling Control Limited
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2020-03-03
Also published as: BRPI0905918B1; CA2714768A1; US8752630B2; CA2714768C; EP2260174B1; EP2260174A2; EP2469013A2; MY164386A; US20140290959A1; MX347243B; WO2009101424A3; GB0802856D0; EP2469013A3; US20110036591A1; EP2469013B1; AU2009213898A2; AP3384A; US20130043045A1; BR122018072232B1; US20130220634A1

Abstract

uma válvula de parada de fluxo (20) posicionada em uma tubulação furo abaixo (6), onde: a válvula de parada de fluxo (20) está em uma posição fechada quando uma diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo (6) e dentro da tubulação furo abaixo (6) na válvula de parada de fluxo (2) está abaixo de um valor limite, impedindo desta forma fluxo através da tubulação furo abaixo; e a válvula de parada de fluxo (20) está em uma posição aberta quando a diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo (6) e dentro da tubulação furo abaixo (6) na válvula de parada de fluxo (20) está acima de um valor limite, permitindo desta forma fluxo através da tubulação furo abaixo (6).

Description

“VÁLVULA DE PARADA DE FLUXO (Dividido do PI 0905918-0 de 16.02.2009) [0001] Esta divulgação se relaciona com uma válvula de parada de fluxo que pode ser posicionada em uma tubulação furo abaixo, e particularmente se relaciona com uma válvula de parada de fluxo para uso em sistemas de fluido de perfuração de densidade dupla.

Antecedentes da invenção [0002] Quando perfurando um furo de poço, é desejável que a pressão do fluido de perfuração no furo de poço recém perfurado, onde não existe revestimento, seja maior que uma pressão de poro local da formação para evitar o fluxo a partir de, ou o colapso de, a parede do poço. Similarmente, a pressão do fluido de perfuração deve ser menor que a pressão da fratura do poço para evitar fratura do poço ou perda excessiva de fluido de perfuração para dentro da formação. Em aplicações de perfuração na costa (ou offshore rasa), a densidade do fluido de perfuração é selecionada para garantir que a pressão do fluido de perfuração esteja entre a pressão de poro da formação local e os limites de pressão de fratura através de uma ampla faixa de profundidades. (A pressão do fluido de perfuração compreende grandemente a pressão hidrostática do fluido do furo de poço com um componente adicional devido ao bombeamento e fluxo resultante do fluido). Entretanto, em aplicações de perfuração de mar profundo a pressão da formação no leito do mar (SB) é substancialmente a mesma que a pressão hidrostática (HP) no mar no leito do mar e a taxa subsequente de aumento de pressão com profundidade d é diferente daquela no mar, como mostrado na figura 1a (na qual P representa pressão e FM e FC

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2/34 denotam pressão da formação e pressão da fratura respectivamente). Esta mudança de gradiente de pressão torna difícil garantir que a pressão do fluido de perfuração esteja entre a formação e as pressões da fratura através de uma faixa de profundidades, porque um fluido de perfuração de densidade única (SD) não exibe esta mesma mudança de etapa no gradiente de pressão.

[0003] Para superar esta dificuldade, seções mais curtas de um poço são correntemente perfuradas antes da parede do poço ser amarrada com um revestimento. Uma vez que a seção de revestimento está no lugar, a densidade do fluido de perfuração pode ser alterada para melhor adequar a pressão de poro da próxima seção de formação a ser perfurada. Este processo é continuado até que a profundidade desejada seja alcançada. Entretanto, as profundidades de seções sucessivas são severamente limitadas pelos diferentes gradientes de pressão, como mostrado pela curva de densidade única (SD) na figura 1a, e o tempo e custo para perfurar até uma certa profundidade são significativamente aumentados.

[0004] Em vista destas dificuldades, sistemas de fluido de perfuração de densidade dupla (DD) têm sido propostos (veja a US2006/0070772 e WO2004/033845, por exemplo). Tipicamente, nestes sistemas propostos, a densidade do fluido de perfuração retornando do poço é ajustada em ou próxima do leito do mar para combinar aproximadamente com a densidade da água do mar. Isto é conseguido bombeando para o leito do mar um segundo fluido com uma densidade diferente e misturando este fluido com o fluido de perfuração retornando para a superfície. A figura 1b mostra um exemplo de tal sistema no qual um fluido de primeira densidade 1 é bombeado para baixo

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3/34 de uma tubulação 6 e através de um cabeçote de perfuração 8. O fluido de primeira densidade 1 e quaisquer cortes do processo de perfuração então escoam entre a parede do poço e a tubulação. Uma vez que este fluido alcança o leito do mar, ele é misturado com um fluido de segunda densidade 2, que é bombeado a partir da superfície (SF) via tubo 10. Este processo de mistura resulta em um fluido de terceira densidade 3, que escoa para a superfície dentro de um aspersor 4, mas também fora da tubulação 6. Os fluidos e quaisquer cortes de perfuração são então separados na superfície e os fluidos de primeira e segunda densidades são reformados para uso no processo.

[0005] Em sistemas propostos alternativos, uma mistura única é bombeada para baixo pela tubulação e quando retornando para a superfície a mistura é separada em suas partes constituintes no leito do mar. Estes componentes separados são então retornados à superfície via o aspersor 4 e tubo 10, onde a mistura é reformada para uso no processo.

[0006] Com qualquer um dos arranjos de densidade dupla, a densidade do fluido de perfuração abaixo do leito do mar está substancialmente na mesma densidade que o fluido dentro da tubulação e as densidades dos fluidos de primeira e segunda densidades podem ser selecionadas tal que a pressão do fluido de perfuração fora da tubulação e dentro do furo de poço exposto esteja entre as pressões de formação e fratura.

[0007] Tais sistemas são desejáveis porque eles recriam a mudança de etapa no gradiente de pressão hidrostática tal que o gradiente de pressão do fluido de perfuração abaixo do leito do mar possa seguir mais proximamente as pressões da formação e fratura através de uma faixa mais ampla de

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4/34 profundidades (como mostrado pela curva de densidade dupla (DD) na figura 1a) . Portanto, com um sistema de densidade dupla, profundidades maiores podem ser perfuradas antes de ter que revestir o furo de poço exposto ou ajustar a densidade do fluido de perfuração e economias significativas podem ser feitas. Adicionalmente, os sistemas de densidade dupla potencialmente permitem profundidades mais profundas serem alcançadas e portanto reservas maiores podem ser exploradas.

[0008] Entretanto, um problema com os sistemas de densidade dupla propostos é que quando o fluxo de fluido de perfuração para, existe um desequilíbrio inerente de pressão hidrostática entre o fluido na tubulação e o fluido fora da tubulação, porque o fluido dentro da tubulação é um fluido de densidade única que tem uma pressão hidrostática diferente do fluido de densidade dupla fora da tubulação. Existe portanto uma tendência para o fluido de perfuração mais denso na tubulação corrigir este desequilíbrio colocando o fluido menos denso fora da tubulação, da mesma maneira que um manômetro de tubo U. O mesmo problema também se aplica quando abaixando seções de revestimento para dentro do furo do poço.

[0009] Apesar de existir há tempo uma necessidade de perfuração de densidade dupla, o problema acima mencionado tem até agora impedido a exploração com sucesso de sistemas de dupla densidade e a presente divulgação pretende encaminhar este problema, e reduzir grandemente o custo de perfuração de densidade dupla.

Declarações da invenção [0010] De acordo com uma configuração da invenção, é provida uma válvula de parada de fluxo posicionada em uma

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5/34 tubulação furo abaixo, onde: a válvula de parada de fluxo está em uma posição fechada quando uma diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo e dentro da tubulação furo abaixo imediatamente acima ou na válvula de parada de fluxo está abaixo de um valor limite, impedindo assim fluxo através da tubulação furo abaixo; e a válvula de parada de fluxo está em uma posição aberta quando a diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo e dentro da tubulação furo abaixo imediatamente acima ou na válvula de parada de fluxo está acima de um valor limite, permitindo assim fluxo através da tubulação furo abaixo.

[0011] O valor limite para a diferença de pressão entre fluido fora da tubulação e dentro da tubulação furo abaixo na válvula de parada de fluxo pode ser variável.

[0012] A válvula de parada de fluxo pode compreender: um primeiro elemento pressionador; e uma válvula; sendo que o primeiro elemento pressionador pode atuar sobre a válvula tal que o primeiro elemento pressionador possa forçar a válvula no sentido da posição fechada; e sendo que a diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo e dentro da tubulação também pode atuar sobre a válvula e pode forçar a válvula no sentido de uma posição aberta, tal que quando a diferença de pressão exceder o valor limite a válvula possa estar na posição aberta e fluido de perfuração possa ser permitido a escoar através da tubulação furo abaixo. O primeiro elemento pressionador pode compreender uma mola.

[0013] A válvula de parada de fluxo pode compreender adicionalmente um alojamento, e uma seção tubular oca e uma luva localizada dentro do alojamento, a luva pode ser provida ao redor da seção tubular oca e a luva pode estar localizada

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6/34 dentro do alojamento, o alojamento pode compreender primeira e segunda extremidades e a seção tubular oca pode compreender primeira e segunda extremidades, a primeira extremidade da seção tubular oca correspondendo à primeira extremidade do alojamento, e a segunda extremidade da seção tubular oca correspondendo a uma segunda extremidade do alojamento.

[0014] A seção tubular oca pode ser contatada deslizavelmente dentro do alojamento. A luva pode ser contatada deslizavelmente sobre a seção tubular oca.

[0015] A seção tubular oca pode compreender um orifício tal que o orifício possa ser seletivamente bloqueado por movimento da seção tubular oca ou luva, o orifício pode formar a válvula tal que em uma posição aberta uma trajetória de fluxo possa existir a partir de uma primeira extremidade do alojamento, através do orifício e do centro da seção tubular até uma segunda extremidade do alojamento.

[0016] Uma terceira superfície de encosto pode ser provida em uma primeira extremidade da seção tubular oca tal que a terceira superfície de encosto possa limitar o percurso da luva na direção no sentido da primeira extremidade do alojamento. Um flange pode ser provido na segunda extremidade da seção tubular oca. Uma segunda superfície de encosto pode ser provida na segunda extremidade do alojamento tal que a segunda superfície de encosto do alojamento possa entestar o flange da seção tubular limitando o percurso da seção tubular oca em uma segunda direção, a segunda direção sendo em uma direção no sentido da segunda extremidade do alojamento.

[0017] Uma primeira superfície de encosto pode ser provida dentro do alojamento entre a segunda superfície de encosto do alojamento e a primeira extremidade do alojamento, tal que a

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7/34 primeira superfície de encosto possa entestar o flange da seção tubular oca limitando o percurso da seção tubular oca em uma primeira direção, a primeira direção sendo em uma direção no sentido da primeira extremidade do alojamento.

[0018] Um elemento espaçador de dimensões variáveis pode ser provido entre a segunda superfície de encosto do alojamento e o flange da seção tubular oca, tal que o limite no percurso da seção tubular oca na segunda direção possa ser variado.

[0019] Um segundo elemento pressionador pode ser provido entre a segunda superfície de encosto do alojamento e o flange da seção tubular oca. O segundo elemento pressionador pode compreender uma mola.

[0020] O primeiro elemento pressionador pode ser provido sobre a seção tubular oca e o primeiro elemento pressionador pode ser posicionado entre a primeira superfície de encosto do alojamento e a luva tal que ele possa resistir ao movimento da luva na segunda direção.

[0021] Uma cabeça de pistão pode ser provida na primeira extremidade da seção tubular oca. A pressão de fluido na primeira extremidade do alojamento pode atuar sobre a cabeça de pistão e uma extremidade da luva faceando a primeira extremidade do alojamento. A área projetada da cabeça de pistão exposta ao fluido na primeira extremidade do alojamento pode ser maior que a área projetada da luva exposta ao fluido na primeira extremidade do alojamento.

[0022] A luva, alojamento, seção tubular oca e primeira superfície de encosto podem definir uma primeira câmara, tal que quando a válvula estiver fechada, a primeira câmara possa não estar em comunicação de fluxo com a segunda extremidade

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8/34 do alojamento. Uma passagem pode ser provida através da luva, a passagem pode prover uma trajetória de fluxo a partir da primeira extremidade do alojamento até a primeira câmara. A área projetada da luva voltada para o fluido na primeira extremidade do alojamento é maior que a área projetada da luva voltada para o fluido na primeira câmara.

[0023] Uma segunda câmara pode ser provida entre a luva e o alojamento, a câmara pode ser selada de comunicação de fluxo com a primeira extremidade do alojamento e a primeira câmara. Uma quarta superfície de encosto pode ser provida sobre uma superfície externa da luva e uma quinta superfície de encosto pode ser provida dentro do alojamento, tal que a quarta e quinta superfícies de encosto possam definir a segunda câmara e limitar o movimento da luva na direção no sentido da segunda extremidade do alojamento.

[0024] Um respiro pode ser provido na parede de alojamento, o respiro pode prover uma trajetória de fluxo entre a segunda câmara e o exterior do alojamento da válvula de parada de fluxo. A superfície da luva definida pela diferença entre: a área projetada da luva voltada para o fluido na primeira extremidade do alojamento; e a área projetada da luva voltada para o fluido na primeira câmara, pode ser exposta ao fluido fora da válvula de parada de fluxo.

[0025] Uma diferença de pressão entre fluido em um primeiro lado da válvula e em um segundo lado da válvula pode ser substancialmente a mesma que a diferença de pressão entre fluido fora da tubulação furo abaixo e dentro da tubulação furo abaixo imediatamente acima da válvula de parada de fluxo.

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9/34 [0026] A válvula de parada de fluxo pode compreender: um terceiro elemento pressionador; e uma válvula; sendo que o terceiro elemento pressionador pode atuar sobre a válvula tal que o terceiro elemento pressionador possa forçar a válvula no sentido da posição fechada; e sendo que a diferença de pressão entre fluido em um primeiro lado da válvula e em um segundo lado da válvula também pode atuar na válvula e forçar a válvula no sentido de uma posição aberta, tal que quando a diferença de pressão exceder o valor limite a válvula possa estar na posição aberta e fluido de perfuração seja permitido a escoar através da tubulação furo abaixo.

[0027] A válvula de parada de fluxo compreende adicionalmente um alojamento, e uma haste, a haste pode estar localizada dentro do alojamento, e pode ser recebida deslizavelmente em uma primeira porção de recepção em uma primeira extremidade do alojamento e uma segunda porção de recepção em uma segunda extremidade do alojamento, o alojamento pode compreender uma primeira superfície de encosto e a haste pode compreender uma segunda superfície de encosto, tal que a válvula possa estar em uma posição fechada quando a segunda superfície de encosto contatar a primeira superfície de encosto do alojamento.

[0028] A haste pode compreender primeira e segunda extremidades, a primeira extremidade da haste correspondendo à primeira extremidade do alojamento, e a segunda extremidade da haste correspondendo à segunda extremidade do alojamento.

[0029] A primeira extremidade da haste e a primeira porção de recepção podem definir uma primeira câmara e a segunda extremidade da haste e a segunda porção de recepção podem definir uma segunda câmara, a primeira e segunda câmaras

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10/34 podem não estar em comunicação de fluxo com a primeira e segunda extremidades do alojamento respectivamente. O terceiro elemento pressionador pode compreender uma mola provida na primeira câmara.

[0030] Podem ser providas uma primeira passagem através da haste a partir da primeira extremidade do alojamento até a segunda câmara e uma segunda passagem através da haste a partir da segunda extremidade do alojamento até a primeira câmara, tal que a primeira câmara possa estar em comunicação de fluxo com a segunda extremidade do alojamento e a segunda câmara possa estar em comunicação de fluxo com a primeira extremidade do alojamento.

[0031] Podem ser providas uma primeira passagem através da haste a partir da primeira extremidade do alojamento até a segunda câmara e uma segunda passagem a partir de um furo em uma parede lateral do alojamento até a primeira câmara, tal que a primeira câmara possa estar em comunicação de fluxo com fluido fora da tubulação furo abaixo e a segunda câmara possa estar em comunicação de fluxo com a primeira extremidade do alojamento.

[0032] A área projetada da primeira extremidade da haste voltada para o fluido na primeira câmara pode ser menor que a área projetada da segunda extremidade da haste voltada para o fluido na segunda câmara.

[0033] Uma ou mais de a haste, a primeira porção de recepção e a segunda porção de recepção podem ser fabricadas de materiais perfuráveis. Uma ou mais de a haste, a primeira porção de recepção e a segunda porção de recepção podem ser fabricadas de uma seleção de materiais incluindo bronze e alumínio.

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11/34 [0034] A válvula de parada de fluxo pode ser para uso em, por exemplo, perfuração e cimentação e pode ser usada para controlar o fluxo de fluidos de acabamento em operações de acabamento. A válvula de parada de fluxo pode ser para uso em aplicações de mar profundo offshore. Em tais aplicações, a tubulação furo abaixo pode se estender, pelo menos parcialmente, da superfície até o leito do mar. A tubulação furo abaixo pode ser, pelo menos parcialmente, localizada dentro de um aspersor, o aspersor se estendendo do leito do mar até a superfície. O valor limite pode ser maior ou igual à diferença de pressão entre o fluido fora da tubulação e dentro da tubulação furo abaixo no leito do mar. A primeira extremidade do alojamento pode ser localizada acima da segunda extremidade do alojamento, a primeira extremidade do alojamento pode ser conectada a uma coluna de perfuração ou seção de revestimento e a segunda extremidade do alojamento pode ser conectada a uma outra coluna de perfuração ou seção de revestimento ou um dispositivo de perfuração.

[0035] O fluido na tubulação furo abaixo pode estar a uma primeira densidade. Um fluido em uma segunda densidade pode ser combinado no leito do mar com fluido retornando para a superfície, tal que a mistura resultante entre o aspersor e tubulação furo abaixo possa estar a uma terceira densidade.

[0036] De acordo com outra configuração, é provido um método para impedir fluxo em uma tubulação furo abaixo, onde quando uma diferença entre a pressão de fluido fora da tubulação furo abaixo e a pressão de fluido dentro da tubulação furo abaixo em uma válvula de parada de fluxo estiver abaixo de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição fechada, impedindo fluxo através

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12/34 da tubulação furo abaixo, e quando uma diferença entre a pressão de fluido fora da tubulação furo abaixo e a pressão de fluido dentro da tubulação furo abaixo na válvula de parada de fluxo estiver acima de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição aberta, permitindo fluxo através da tubulação furo abaixo.

[0037] De acordo com outra configuração, é provido um método para impedir fluxo em uma tubulação furo abaixo, onde quando uma diferença entre a pressão de fluido em um primeiro lado de uma válvula de parada de fluxo e a pressão de fluido em um segundo lado da válvula de parada de fluxo estiver abaixo de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição fechada, impedindo o fluxo através da tubulação furo abaixo, e quando uma diferença entre a pressão de fluido em um primeiro lado da válvula de parada de fluxo e a pressão de fluido em um segundo lado da válvula de parada de fluxo estiver acima de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição aberta, permitindo fluxo através da tubulação furo abaixo.

[0038] O método pode compreender perfurar em um sistema de densidade dupla de fluido com a válvula de parada de fluxo disposta em uma coluna de perfuração. O método pode compreender cimentação em um sistema de densidade de fluido dupla com a válvula de parada de fluxo disposta adjacente a uma seção de revestimento. A válvula de parada de fluxo pode ser provida em uma sapata de uma coluna de revestimento.

[0039] De acordo com uma outra configuração, é provido um método para perfuração em um sistema de densidade de fluido dupla usando uma válvula, a válvula impedindo fluxo em uma tubulação furo abaixo, onde quando uma diferença entre a

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13/34 pressão de fluido fora da tubulação furo abaixo e a pressão de fluido dentro da tubulação furo abaixo em uma válvula de parada de fluxo estiver abaixo de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição fechada, impedindo fluxo através da tubulação furo abaixo, e quando uma diferença entre a pressão de fluido fora da tubulação furo abaixo e a pressão de fluido dentro da tubulação furo abaixo na válvula de parada de fluxo estiver acima de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição aberta, permitindo fluxo através da tubulação furo abaixo.

[0040] De acordo com uma configuração adicional, é provido um método para perfuração em um sistema de densidade de fluido dupla usando uma válvula, a válvula impedindo fluxo em uma tubulação furo abaixo, onde quando uma diferença entre a pressão de fluido em um primeiro lado da válvula de parada de fluxo e a pressão de fluido em um segundo lado da válvula de parada de fluxo estiver abaixo de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição fechada, impedindo fluxo através da tubulação furo abaixo, e quando uma diferença entre a pressão de fluido em um primeiro lado da válvula de parada de fluxo e a pressão de fluido em um segundo lado da válvula de parada de fluxo estiver acima de um valor limite, a válvula de parada de fluxo esteja em uma posição aberta, permitindo fluxo através da tubulação furo abaixo.

Descrição resumida dos desenhos [0041] Para uma melhor compreensão da presente divulgação, e para mostrar mais claramente como ela pode ser levada a efeito, referência será feita agora, para fins de exemplo, aos desenhos seguintes, nos quais:

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14/34 [0042] A figura 1a é um gráfico mostrando a variação de uma formação e pressões de fratura abaixo do leito do mar;

[0043] A figura 1b é um diagrama esquemático mostrando um arranjo proposto para uma configuração de um sistema de perfuração de densidade dupla;

[0044] A figura 1c é um diagrama esquemático mostrando o arranjo posicional da válvula de parada de fluxo de acordo com uma primeira configuração da divulgação;

[0045] A figura 2 é uma vista lateral em corte da válvula de parada de fluxo de acordo com uma primeira configuração da divulgação;

[0046] As figuras 3a e 3b são vistas laterais em corte mostrando a luva de válvula de acordo com uma primeira configuração da divulgação com a figura 3b sendo uma vista ampliada da figura 3a;

[0047] As figuras 4a, 4b e 4c são vistas laterais em corte da válvula de parada de fluxo nas posições fechada, précarregada e aberta de acordo com uma primeira configuração da divulgação;

[0048] As figuras 5a, 5b, 5c, 5d, 5e e 5f são vistas laterais de cortes da válvula de parada de fluxo de acordo com uma segunda configuração da divulgação;

[0049] A figura 6 é uma vista lateral em corte da válvula de parada de fluxo de acordo com uma terceira configuração da divulgação.;

[0050] A figura 7 é uma vista lateral em corte da válvula de parada de fluxo de acordo com uma quarta configuração da divulgação; e [0051] A figura 8 é uma vista lateral em corte da válvula de parada de fluxo de acordo com uma quinta configuração da

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15/34 divulgação .

Descrição detalhada [0052] Com referência à figura 1c, uma válvula de parada de fluxo 20, de acordo com uma primeira configuração da divulgação, está localizada em uma tubulação 6 (p.ex., uma coluna de perfuração ou coluna de revestimento) tal que, quando um cabeçote de perfuração 8 está em posição para perfuração, a válvula de parada de fluxo 20 está em qualquer ponto desejado na tubulação, por exemplo, entre o leito de mar (SB) e o cabeçote de perfuração 8. A válvula de parada de fluxo 20 ilustrada garante que antes que o fluxo de fluido de perfuração 1 seja iniciado, ou quando ele for interrompido, o fluido de perfuração dentro da tubulação 6 seja restringido de comunicação de fluxo com o fluido 1, 3 fora da tubulação, impedindo desta forma fluxo incontrolável devido à diferença de pressão hidrostática descrita acima.

[0053] Com referência à figura 2, a válvula de parada de fluxo 20, de acordo com a primeira configuração da divulgação, compreende um alojamento tubular 22 dentro do qual é disposta uma seção tubular oca 24. O alojamento 22 compreende uma caixa 38 em uma primeira extremidade do alojamento e um pino 40 em uma segunda extremidade do alojamento. (NB, a primeira extremidade de um componente será referida daqui por diante como a extremidade mais à direita como mostrada nas figuras 2-4 e consequentemente a segunda extremidade se referirá à extremidade mais à esquerda). A caixa 38 e pino 40 permitem o engate da válvula de parada de fluxo 20 com seções adjacentes de uma tubulação e podem compreender conexões roscadas convencionais de caixa e pino, respectivamente. Embora os termos caixa e pino sejam

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16/34 usados, qualquer conexão com uma tubulação pode ser usada, por exemplo, um arranjo de soquete e plugue. Alternativamente, a válvula de parada de fluxo 20 pode ser unitária com a tubulação 6.

[0054] Uma luva 26 é disposta deslizavelmente dentro do alojamento 22 sobre uma primeira extremidade da seção tubular oca 24, tal que a luva 26 possa deslizar ao longo da seção tubular oca 24 em sua primeira extremidade, e a luva 26 também pode deslizar dentro do alojamento 22. Um flange 28 é provido em uma segunda extremidade da seção tubular oca 24 e um primeiro ressalto de encosto 30 é provido dentro do alojamento 22 entre a primeira e segunda extremidades da seção tubular oca 24 tal que a seção tubular oca 24 seja deslizavelmente contatada dentro da porção mais interna do primeiro ressalto de encosto 30 e o movimento da seção tubular oca 24 em uma primeira direção no sentido da primeira extremidade do alojamento seja limitado pelo encosto do flange 28 contra o primeiro ressalto de encosto 30. (NB, a primeira direção é daqui por diante uma direção no sentido da extremidade mais à direita mostrada nas figuras 2-4 e consequentemente a segunda direção é no sentido da extremidade mais à esquerda). Um segundo ressalto de encosto 32 é provido dentro do alojamento 22 e é colocado oposto ao primeiro ressalto de encosto 30, tal que o flange 28 esteja entre o primeiro e segundo ressaltos de encosto 30, 32, Adicionalmente, um elemento espaçador de largura variável 34 pode ser colocado entre o segundo ressalto de encosto 32 e o flange 28 e o movimento da seção tubular oca 24 em uma segunda direção no sentido da segunda extremidade do alojamento pode ser limitado pelo encosto do flange 28 contra

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17/34 o elemento espaçador 34 e o encosto do elemento espaçador 34 contra o segundo ressalto de encosto 32. O flange 28 e elemento espaçador 34 podem ter aberturas centrais tal que o fluxo de fluido seja permitido do centro da seção tubular oca 24 para a segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 20.

[0055] A válvula de parada de fluxo 20, de acordo com a primeira configuração da divulgação, também pode ser provida com uma mola 36, a qual está localizada entre o primeiro ressalto de encosto 30 e a luva 26. A mola 36 ilustrada pode resistir ao movimento da luva 26 na segunda direção.

[0056] Com referência às figuras 3a e 3b, a seção tubular oca 24, de acordo com a primeira configuração da divulgação, compreende adicionalmente uma cabeça de pistão com formato de cone 44 disposta na primeira extremidade da seção tubular oca 24. A cabeça de pistão 24 pode ser provida com um terceiro ressalto de encosto 42, o qual entesta uma primeira extremidade da luva 26 limitando desta forma o movimento da luva 26 em relação à seção tubular oca 24 na primeira direção. A cabeça de pistão 44 pode ter qualquer formato desejado. Por exemplo, ela pode ter formato de cone como na configuração ilustrada. A seção tubular oca 24 pode compreender adicionalmente um ou mais orifícios 46, os quais podem ser providos em uma parede lateral da seção tubular oca 24 na primeira extremidade da seção tubular oca 24. Os orifícios 46 podem permitir fluxo a partir da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 20 para dentro do centro da seção tubular oca 24, através das aberturas no flange 28 e elemento espaçador 34 e subsequentemente para a segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 20.

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Entretanto, quando a luva 26 encosta no terceiro ressalto de encosto 42 da cabeça de pistão 44, a luva 26 pode bloquear os orifícios 46 e portanto impedir fluxo da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 20 para o centro da seção tubular oca 24.

[0057] A luva 24 pode compreender adicionalmente um respiro de luva 48 que provê uma passagem de fluxo da primeira extremidade da luva 26 para a segunda extremidade da luva 26 e portanto para uma primeira câmara 52, que contém a mola 36 e é definida pelo alojamento 22, pela seção tubular oca 24, pelo primeiro ressalto de encosto 30 e pela segunda extremidade da luva 26. O respiro de luva 48 pode portanto garantir que as pressões atuando na primeira e segunda extremidades da luva 26 sejam iguais. Entretanto, a área projetada da primeira extremidade de luva 26 pode ser maior que a área projetada da segunda extremidade da luva 26 tal que a força devida à pressão atuando na primeira extremidade da luva 26 seja maior que a força devida à pressão atuando sobre a segunda extremidade da luva 26. Esta diferença de área pode ser conseguida por virtude de um quarto ressalto de encosto 54 na luva 26 e um correspondente quinto ressalto de encosto 56 no alojamento 22. O quarto ressalto de encosto 54 pode ser arranjado tal que o diâmetro da luva 26 em sua primeira extremidade seja maior que aquele em sua segunda extremidade e adicionalmente, o movimento da luva 26 na segunda direção pode ser limitado quando o quarto e quinto ressaltos de encosto 54, 56 se encostam. O quarto e quinto ressaltos de encosto 54, 56, juntos com a luva 26 e alojamento 22 podem definir uma segunda câmara 58 e um respiro de alojamento 50 pode ser provido na parede lateral

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19/34 do alojamento 22 tal que a segunda câmara 58 possa estar em comunicação de fluxo com o fluido fora da válvula de parada de fluxo 20. A força líquida atuando sobre a luva 26 é portanto o produto de (1) a diferença entre a pressão fora da válvula de parada de fluxo 20 e na primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 20, e (2) a diferença de área entre a primeira e segunda extremidades da luva.

[0058] Selos 60, 62 podem ser providos na primeira e segunda extremidades da luva 26 respectivamente tal que a segunda câmara 58 possa ser selada da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 20 e da primeira câmara 52 respectivamente. Adicionalmente, selos 64 podem ser providos na porção mais interna do primeiro ressalto de encosto 30 tal que a primeira câmara 52 possa ser selada da segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 20.

[0059] Com referência às figuras 4a, 4b e 4c, a operação da válvula de parada de fluxo 20, de acordo com uma primeira configuração da divulgação, será agora explicada. A válvula de parada de fluxo 20 pode ser localizada em uma tubulação com a primeira extremidade acima da segunda extremidade e a válvula de parada de fluxo 20 pode ser conectada a seções tubulares adjacentes via a caixa 38 e pino 40. Antes de abaixar a tubulação dentro do furo de poço (p.ex., o aspersor de uma sonda de perfuração offshore), pode existir uma pequena pré-carga na mola 36 tal que a luva 26 encoste no terceiro ressalto de encosto 42 da cabeça de pistão 44 e os orifícios 46 estejam fechados, como mostrado na figura 4a. Nesta posição nenhum fluido de perfuração passa pela válvula de parada de fluxo 20.

[0060] À medida que a tubulação e portanto a válvula de

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20/34 parada de fluxo 20 são abaixados dentro do aspersor, a pressão hidrostática dentro e fora da tubulação e válvula de parada de fluxo 20 começa a subir. Com uma configuração de um sistema de fluido de perfuração de densidade dupla, a densidade do fluido dentro da tubulação pode ser mais alta que a densidade do fluido fora da tubulação, e as pressões hidrostáticas dentro da tubulação (e portanto aquelas atuando sobre a cabeça de pistão 44 e primeira e segunda extremidades da luva 26) portanto aumentam em uma taxa maior que a pressão fora da tubulação. A diferença entre as pressões dentro e fora da tubulação pode aumentar até que o leito do mar seja alcançado, além de cujo ponto os fluidos dentro e fora da tubulação podem ter a mesma densidade e as pressões dentro e fora da tubulação podem aumentar na mesma taxa.

[0061] Antes que a válvula de parada de fluxo 20 alcance o leito do mar, a diferença crescente de pressão entre o interior e exterior da tubulação também atua sobre a seção tubular oca 24 porque a extremidade superior (primeira) da válvula de parada de fluxo 20 não está em comunicação de fluxo com a extremidade inferior (segunda) da válvula de parada de fluxo 20. Esta diferença de pressão atua sobre a área projetada da cabeça de pistão 44, a qual em uma configuração pode ter o mesmo diâmetro externo que a seção tubular oca 24. A mesma diferença de pressão também pode atuar sobre a diferença de áreas entre a primeira e segunda extremidades da luva, entretanto, esta diferença de área pode ser menor que a área projetada da cabeça de pistão 44. Portanto, à medida que a válvula de parada de fluxo 20 é abaixada dentro do aspersor, a força atuando sobre a seção tubular oca 24 pode ser maior que a força atuando sobre a

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21/34 luva 26. Uma vez que as forças atuando sobre a seção tubular oca 24 e luva 26 superem a pequena pré-carga na mola 36, a seção tubular oca 24 pode ser removida para baixo (isto é, na segunda direção) e porque a força sobre a cabeça de pistão 44 pode ser maior que aquela sobre a luva 26, a luva 26 permanece encostada contra o terceiro ressalto de encosto 42 da cabeça de pistão 44. Este movimento da seção tubular oca 24 pode continuar até que o flange 28 encoste no elemento espaçador 34, em cujo ponto a válvula de parada de fluxo 20 pode ser totalmente pré-carregada, como mostrado na figura 4b. A diferença de pressão na qual isto ocorre, e a força resultante na mola, podem ser variadas mudando a espessura do elemento espaçador 34. Com um elemento espaçador 34 maior, a seção tubular oca 24 pode percorrer uma distância mais curta antes que a válvula de parada de fluxo 20 seja pré-carregada e pode resultar em uma força de mola menor. O oposto se aplica para um elemento espaçador 34 menor. (O tamanho do elemento espaçador 34 pode ser selecionado antes de instalar a válvula de parada de fluxo 20 dentro da tubulação).

[0062] Quando a seção tubular oca 24 não pode ser mover qualquer adicional a válvula de parada de fluxo 20 está em um estado totalmente pré-carregada. Entretanto, no estado totalmente pré-carregada, a força atuando sobre a luva 26 não é ainda suficiente para superar a força da mola, porque a diferença de pressão atuando sobre a luva 26 atua sobre uma área muito menor. A luva 26 pode portanto permanecer em contato com o terceiro ressalto de encosto 42 e os orifícios 46 podem ficar fechados. A válvula de parada de fluxo 20 pode ser abaixada adicionalmente para a diferença de pressão atuando sobre a luva 26 aumentar. A espessura do elemento

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22/34 espaçador 34 pode ser selecionada tal que uma vez que a válvula de parada de fluxo 20 alcance o leito do mar, a diferença de pressão e portanto as forças de pressão atuando sobre a luva 26 nesta profundidade sejam só menores que a força da mola no estado totalmente pré-carregada. No leito do mar as forças de pressão não são portanto suficientes para mover a luva 26, mas um aumento adicional, o qual pode ser um pequeno aumento, na pressão a montante da válvula de parada de fluxo pode ser suficiente para superar a força da mola no estado totalmente pré-carregada e mover a luva 26. Entretanto, à medida que a válvula de parada de fluxo 20 é abaixada abaixo do leito do mar, a diferença de pressão pode não aumentar mais (pelas razões explicadas acima) e portanto os orifícios 46 permanecerão fechados. Uma vez que a tubulação esteja no lugar e o fluxo de fluido de perfuração seja desejado, uma pressão de fissuração adicional pode ser aplicada pelas bombas de fluido de perfuração, a qual pode ser suficiente para superar a força da mola totalmente précarregada, movendo desta forma a luva 26 para baixo (na segunda direção) e permitindo fluxo através dos orifícios 46 e da válvula de parada de fluxo 20.

[0063] Impedindo fluxo até que as bombas de fluido de perfuração provejam a pressão de fissuração, a válvula de parada de fluxo 20 descrita acima pode resolver o problema mencionado anteriormente do fluido na tubulação deslocar o fluido fora da tubulação devido às diferenças de densidades e desequilíbrios de pressão hidrostática resultantes.

[0064] Em uma configuração alternativa, o flange 28 pode ser substituído com uma porca de aperto disposta sobre a segunda extremidade da seção tubular oca 24, tal que o

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23/34 comprimento inicial da mola 36, e portanto a força da mola totalmente pré-carregada, pode ser variada na superfície. Com tal arranjo, o elemento espaçador 34 pode ser removido.

[0065] Com referência às figuras 5a-f, uma válvula de parada de fluxo 20, de acordo com uma segunda configuração da divulgação, pode compreender adicionalmente uma segunda mola 70 disposta entre o flange 28 e o elemento espaçador 34. A segunda mola 70 pode se encaixar dentro do alojamento 22 e a segunda mola 70 pode ser dimensionada para permitir a passagem de fluido através da válvula de parada de fluxo 20. Por exemplo, o diâmetro interno da segunda mola 70 pode ser maior que, ou igual a, o diâmetro interno da seção tubular oca 24 e/ou do elemento espaçador 34. Em um estado não comprimida, a segunda mola 70 pode não contatar o flange 28 quando a seção tubular oca 24 está em sua posição elevada (como mostrada na figura 5a). Alternativamente, quando em um estado comprimida a segunda mola 70 pode em todos os instantes contatar tanto o flange 28 quanto o elemento espaçador 34.

[0066] A operação da segunda configuração será agora explicada com referência às figuras 5a-f, as quais mostram os vários estágios da válvula de parada de fluxo. A figura 5a mostra a válvula de parada de fluxo 20 na superfície antes de abaixamento para dentro do furo com a luva 26 e seção tubular oca 24 em suas direções mais iniciais. A figura 5b mostra a válvula de parada de fluxo 20 à medida que ela é abaixada dentro do furo e a pressão mais alta atuando na primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 20 faz a mola 36 se comprimir. Quando a válvula de parada de fluxo 20 é abaixada adicionalmente dentro do furo, por exemplo, como mostrado na

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24/34 figura 5c, o diferencial de pressão atuando através da luva 26 e seção tubular oca 24 aumenta. A mola 36 pode ser comprimida adicionalmente pela seção tubular oca 24 sendo forçada na segunda direção e, à medida que o flange 28 entra em contato com a segunda mola 70, a segunda mola 7 0 também pode ser comprimida. O diferencial de pressão atuando através da luva 26 e seção tubular oca 24 alcança um valor máximo quando a válvula de parada de fluxo alcança o leito do mar e à medida que a válvula de parada de fluxo é abaixada adicionalmente abaixo do leito do mar o diferencial de pressão permanece substancialmente constante neste valor máximo. Isto é porque as pressões hidrostáticas dentro e fora da tubulação furo abaixo aumentam na mesma taxa devido às densidades do fluido abaixo do leito do mar serem as mesmas dentro e fora da tubulação furo abaixo. Portanto, uma pressão de fissuração adicional é requerida para abrir a válvula de parada de fluxo, e esta pressão de fissuração adicional pode ser provida por uma pressão dinâmica causada pelo fluxo de fluido na tubulação furo abaixo.

[0067] A figura 5d mostra a válvula de parada de fluxo 20 a uma profundidade abaixo do leito do mar. Uma vez que a pressão de fissuração tenha sido aplicada (por exemplo bombeando fluido para baixo da tubulação furo abaixo) a luva 26 pode começar a se mover na segunda direção e os orifícios 46 pode ser abertos permitindo fluxo através da válvula de parada de fluxo 20. À medida que o fluido começa a escoar, a diferença de pressão atuando através da seção tubular oca 24 pode ser reduzida. A força para baixo atuando sobre a seção tubular oca 24 também pode, portanto, ser reduzida e a segunda mola 36 pode então ser capaz de forçar a seção

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25/34 tubular oca 24 para cima, isto é na primeira direção, como mostrado na figura 5e. O movimento da seção tubular oca 24 na primeira direção também pode fazer os orifícios 46 se abrirem mais rapidamente. Isto pode servir para reduzir adicionalmente a queda de pressão através da válvula de parada de fluxo 20, o que pode por sua vez elevar adicionalmente a seção tubular oca 24.

[0068] Como mostrado na figura 5f, quando a pressão dinâmica a montante da válvula de parada de fluxo é reduzida (por exemplo interrompendo o bombeamento de fluido de perfuração), a luva 26 retorna para a primeira extremidade da seção tubular oca 24 fechando os orifícios 46 e portanto a

válvula	de parada de fluxo	20.
[0069]	A segunda mola	70	pode ser	qualquer	forma de
elemento	pressionador e,	por	exemplo,	pode	ser	uma	mola
helicoidal, mola de disco,	mola	de borracha ou	qualquer	outro

elemento exibindo propriedades resilientes. A espessura combinada do elemento espaçador 34 e da segunda mola em um estado comprimido pode determinar o pré-carregamento da mola 36 e portanto a pressão de fissuração para abrir a válvula de parada de fluxo 20. Em uma configuração, para obter uma pressão de fissuração apropriada para a profundidade desejada, a espessura do elemento espaçador 34 e/ou segunda mola 70 em um estado comprimido pode ser selecionada antes de instalar a válvula de parada de fluxo 20 dentro da tubulação. [0070] Em uma alternativa para a segunda configuração, uma segunda mola 70 pode substituir completamente o elemento espaçador 34, p.ex., tal que a segunda mola 70 possa ser localizada entre o segundo ressalto de encosto 32 e o flange 28. Em tal configuração o pré-carregamento na mola 36 pode

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26/34 ser determinado pelo comprimento da segunda mola 7 0 em um estado comprimido.

[0071] Uma válvula de parada de fluxo de acordo com uma terceira configuração da divulgação se relaciona com o abaixamento de uma tubulação e pode em particular se relacionar com o abaixamento de uma seção de revestimento para dentro de uma porção recém perfurada e exposta de um furo de poço. A válvula de parada de fluxo é localizada em uma tubulação sendo abaixada para dentro de um poço, tal que, quando uma tubulação estiver em posição para selagem contra a parede do poço, a válvula de parada de fluxo esteja em qualquer ponto na tubulação entre o leito do mar e o fundo da tubulação. Em particular, a válvula de parada de fluxo 120 pode ser localizada no fundo de uma coluna de revestimento, por exemplo, em uma sapata de revestimento. A válvula de parada de fluxo pode garantir que antes que o fluxo de fluido, p.ex., uma pasta de cimento, seja iniciado, ou quando ele for interrompido, o fluido dentro da tubulação não esteja em comunicação de fluxo com o fluido fora da tubulação, impedindo desta forma o fluxo devido à diferença de pressão hidrostática descrita acima. (O problema mencionado anteriormente do desequilíbrio de pressão hidrostática se aplica igualmente a operações de cimentação uma vez que a densidade de uma pasta de cimento pode ser mais alta que a de um fluido de perfuração).

[0072] Com referência à figura 6, a válvula de parada de fluxo 120, de acordo com a terceira configuração da divulgação, pode compreender um alojamento 122 e uma haste 124. A haste 124 pode ser recebida deslizavelmente em tanto a primeira porção de recepção 126 quanto a segunda porção de

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27/34 recepção 128. A primeira porção de recepção 126 pode ser ligada a uma primeira extremidade do alojamento 122 e a segunda porção de recepção 128 pode ser ligada a uma segunda extremidade do alojamento 122. (NB, a primeira extremidade de um componente se referirá daqui por diante à extremidade mais superior na figura 6 e consequentemente a segunda extremidade se referirá à extremidade mais inferior da terceira configuração). As ligações entre o alojamento 122 e a primeira e segunda porções de recepção 126, 128 podem ser arranjadas tal que um fluxo seja permitido entre o alojamento 122 e a primeira porção de recepção 126 e o alojamento 122 e a segunda porção de recepção 128.

[0073] O alojamento pode compreender adicionalmente uma primeira superfície de encosto anular 130, que está localizada sobre a parede lateral do alojamento e entre a primeira e segunda porções de recepção 126, 128. A haste 124 também pode compreender uma segunda superfície de encosto anular 132 e a segunda superfície de encosto anular pode ser provida entre a primeira e segunda extremidades da haste 124. O arranjo da primeira e segunda superfícies de encosto anulares 130, 132 pode permitir movimento da haste 124 em uma primeira direção mas pode limitar movimento em uma segunda direção. (NB, a primeira direção é daqui por diante uma direção no sentido da extremidade mais superior mostrada na fig. 6 e consequentemente a segunda direção é no sentido da extremidade mais inferior da terceira configuração). Adicionalmente, a segunda superfície de encosto anular 132 pode ser conformada para contato com a primeira superfície de encosto anular 130, tal que quando a primeira e segunda superfícies de encosto anulares se encostarem, fluxo a partir

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28/34 da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 120 para a segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 120 possa ser impedido.

[0074] A primeira porção de recepção 126 e a primeira extremidade da haste 124 juntas podem definir uma primeira câmara 134. Selos 136 podem ser providos sobre a primeira extremidade da haste 124 para garantir que a primeira câmara 134 não esteja em comunicação de fluxo com a primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 120. Similarmente, a segunda porção de recepção 128 e a segunda extremidade da haste 124 juntas definem uma segunda câmara 138. Selos 140 podem ser providos sobre a segunda extremidade da haste 124 para garantir que a segunda câmara 138 não esteja em comunicação de fluxo com a segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 120.

[0075] As áreas projetadas da primeira e segunda extremidades da haste 124 na primeira e segunda câmaras 134, 138 podem ser iguais e a área projetada da segunda superfície de encosto anular 132 pode ser menor que a área projetada da primeira e segunda extremidades da haste 124.

[0076] Uma mola 142 pode ser provida na primeira câmara 134 com uma primeira extremidade da mola 142 em contato com a primeira porção de recepção 126 e uma segunda extremidade da mola 142 em contato com a haste 124. A mola 142 pode forçar a haste 124 na segunda direção tal que a primeira e segunda superfícies de encosto 130, 132 se encostem. Um elemento espaçador (não mostrado) pode ser provido na primeira câmara 134 entre a mola 142 e haste 124 ou a mola 124 ou a mola 142 e a primeira porção de recepção 126. O elemento espaçador pode atuar para reduzir o comprimento inicial da mola 142 e

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29/34 portanto a pré-tensão na mola.

[0077] A haste 124 também pode ser provida com uma primeira passagem 144 e uma segunda passagem 146. A primeira passagem 144 pode prover uma trajetória de fluxo da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 120 para a segunda câmara 138, enquanto a segunda passagem 146 pode prover uma trajetória de fluxo da segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 120 para a primeira câmara 134. Entretanto, quando a primeira superfície de encosto anular 130 encosta na segunda superfície de encosto anular 132, a primeira passagem 144 pode não estar em comunicação de fluxo com a segunda passagem 146.

[0078] A válvula de parada de fluxo 120 pode ser fabricada de alumínio (ou qualquer outro material prontamente perfurável, por exemplo bronze) para permitir a válvula de parada de fluxo 120 ser perfurada uma vez que a operação de cimentação esteja completa. Em adição, a mola 142 pode ser uma ou mais arruelas Belleville ou uma mola ondulada; p.ex., para permitir o uso de uma seção de mola maior enquanto ainda mantendo-a perfurável. Para auxiliar na operação de perfuração a válvula de parada de fluxo 120 pode ser localizada excentricamente em um revestimento externo para permiti-la ser facilmente perfurada por um bit de perfuração convencional. Adicionalmente, a válvula de parada de fluxo 120 pode ser conformada para auxiliar o fluido a escoar tanto quanto possível e de modo a reduzir o desgaste da válvula de parada de fluxo 120 por erosão.

[0079] Em operação a pressão a partir da primeira e segunda extremidades da válvula de parada de fluxo 120 atua na segunda e primeira câmaras 138, 134 respectivamente via a

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30/34 primeira e segunda passagens 144, 146 respectivamente. As áreas projetadas das primeira e segunda extremidades da haste 124 na primeira e segunda câmaras 134, 138 podem ser iguais, mas porque a pressão na primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 120 é mais alta que a pressão na segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 120 (por exemplo, quando usada com o sistema de densidade dupla explicado acima) as forças atuando na segunda câmara 138 são mais altas que aquelas na primeira câmara 134. Adicionalmente, uma vez que a área projetada da segunda superfície de encosto anular 132 pode ser menor que a área projetada da primeira e segunda extremidades da haste 124, o efeito líquido das forças de pressão é para mover o haste 124 em uma primeira direção. Entretanto, a mola 142 pode atuar sobre a haste 124 para se opor a esta força e manter a válvula de parada de fluxo 120 em uma posição fechada (isto é, com a primeira e segunda superfícies de encosto anulares 130, 132 em contato). A mola 142 pode não suportar a força de pressão completa, porque a área na primeira e segunda câmaras 134, 138 pode ser maior que aquela ao redor do centro da haste 124 e a força líquida atuando na primeira e segunda câmaras 134, 138 é na direção oposta à força atuando sobre a segunda superfície de encosto anular 132.

[0080] A abertura da válvula de parada de fluxo 120 pode ocorrer quando o diferencial de pressão atuando sobre a haste 124 alcança a pressão de fissuração desejada. Nesta pressão, a força líquida atuando sobre a haste 124 é suficiente para fazer a haste 124 se mover em uma primeira direção, permitindo desta forma fluido de cimentação escoar. A diferença de pressão na qual isto ocorre pode ser variada

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31/34 selecionando um elemento espaçador apropriado para ajustar a pré-tensão na mola.

[0081] Entretanto, uma vez que o fluido começa a escoar através da válvula de parada de fluxo 120, a diferença de pressão atuando através da haste 124 pode diminuir, embora uma diferença de pressão possa permanecer devido às perdas de pressão causadas pelo fluxo de fluido através da válvula. Portanto, na ausência das diferenças de pressão presentes quando não há fluxo, a mola 142 pode atuar para fechar a válvula. Entretanto, à medida que a válvula fecha as diferenças de pressão podem novamente atuar sobre a haste 124, fazendo desta forma ela se reabrir. Este processo pode se repetir e a haste 124 pode trepidar durante uso. A oscilação entre as posições aberta e fechada auxilia a manter o fluxo de fluido de cimentação e estes efeitos dinâmicos podem ajudar a evitar bloqueio entre a primeira e segunda superfícies de encosto anulares 130, 132.

[0082] Com referência à figura 7, a válvula de parada de fluxo 120, de acordo com uma quarta configuração da divulgação é substancialmente similar à terceira configuração da divulgação, exceto que a válvula de parada de fluxo 120 pode ser orientada na direção oposta (isto é, a primeira extremidade do alojamento 122 está na extremidade mais inferior e a segunda extremidade do alojamento está na extremidade mais superior). Em adição, a quarta configuração pode diferir da terceira configuração em que a área projetada da segunda superfície de encosto anular 132 pode ser maior que a área projetada da primeira e segunda extremidades da haste 124. Com exceção destas diferenças a quarta configuração é aliás a mesma que a terceira configuração e

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32/34 partes iguais têm o mesmo nome e numeral de referência.

[0083] Durante a operação da quarta configuração, fluido a pressão mais alta a partir de acima da válvula de parada de fluxo 120 pode atuar na primeira câmara 134 por virtude da segunda passagem 146, e fluido de pressão mais baixa pode atuar na segunda câmara 138 por virtude da primeira passagem 144. As forças de pressão na primeira e segunda câmaras 134, 138, juntas com a força da mola, podem atuar para fechar a válvula de parada de fluxo 120 (isto é, com a primeira e segunda superfícies de encosto anulares 130, 132 em contato). Entretanto, como a área projetada da primeira superfície de encosto anular 130 pode ser maior que a área projetada da primeira e segunda extremidades da haste 124, o efeito líquido das forças de pressão é mover a haste 124 para uma posição aberta. Portanto, uma vez que as forças de pressão alcancem um limite particular suficiente para superar a força da mola, a válvula de parada de fluxo 120 pode ser aberta.

[0084] Em configurações alternativas, a primeira e segunda extremidades da haste 124 podem ter diferentes áreas projetadas. Por exemplo, aumentar a área projetada da primeira extremidade da haste 124 para a terceira configuração em relação à segunda extremidade da haste 124, pode forçar adicionalmente a válvula para uma posição fechada e pode, portanto aumentar a pressão de fissuração para abrir a válvula. Outras modificações para as áreas projetadas podem ser produzidas para mudar a força da válvula, como será entendido por alguém experiente na técnica.

[0085] Com referência à figura 8, a válvula de parada de fluxo 120, de acordo com uma quinta configuração da divulgação é substancialmente similar à terceira configuração

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33/34 da divulgação, exceto que a segunda passagem 146 da haste 124 foi omitida. Ao invés disto, a primeira porção de recepção 126 pode ser provida com uma terceira passagem 148 que provê uma passagem de fluxo a partir da primeira porção de recepção 126 até o exterior da válvula de parada de fluxo 120. Pode existir um furo correspondente 150 no alojamento 122. A terceira passagem 148 pode ser provida dentro de uma porção 152 da primeira porção de recepção 126 que se estende para encontrar a superfície interna do alojamento 122. Entretanto, uma passagem de fluxo ainda pode ser mantida ao redor da primeira porção de recepção 126 tal que um fluido possa escoar da primeira extremidade da válvula de parada de fluxo 120 até a segunda extremidade da válvula de parada de fluxo 120. Com exceção destas diferenças, a quinta configuração é aliás a mesma que a terceira configuração e partes iguais têm o mesmo nome e numeral de referência.

[0086] A quinta configuração trabalha do mesmo modo que a terceira configuração porque o fluido logo abaixo da válvula de parada de fluxo e dentro da tubulação furo abaixo tem a mesma densidade que o fluido logo abaixo da válvula de parada de fluxo e fora da tubulação furo abaixo (veja a figura 1b). Portanto, a pressão hidrostática do fluido fora da válvula de parada de fluxo pode ser igual àquela dentro da tubulação furo abaixo logo abaixo da válvula de parada de fluxo. (Em contraste, a pressão do fluido acima da válvula de parada de fluxo 120 pode ser diferente daquela fora da válvula de parada de fluxo 120 porque a densidade do fluido acima da válvula de parada de fluxo e dentro da tubulação furo abaixo é diferente da densidade do fluido acima da válvula de parada de fluxo e fora da tubulação furo abaixo, como mostrado na

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figura	1b)	. Portanto	segue-se	que, antes	que a válvula	de
parada	de	fluxo 120	abra, a	diferença de	pressão entre	o
fluido	no	primeiro	e segundo	lados da	válvula pode ser

substancialmente a mesma que a diferença de pressão entre o fluido dentro e fora da válvula em um ponto logo acima da válvula (desprezando a diferença de pressão hidrostática entre acima e abaixo da válvula fora da válvula uma vez que esta pode ser relativamente pequena em comparação com as profundidades envolvidas). Portanto, a quinta configuração, que somente difere da terceira configuração por sangrar a pressão a partir do exterior da válvula de parada de fluxo ao invés de abaixo da válvula de parada de fluxo para a primeira porção de recepção 12 6, pode funcionar do mesmo modo que a terceira configuração.

[0087] Embora a invenção tenha sido apresentada com relação a um número limitado de configurações, aqueles experientes na técnica, tendo o benefício desta divulgação, apreciarão que outras configurações podem ser imaginadas as quais não se desviam do escopo da presente divulgação. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula de parada de fluxo, posicionável em uma tubulação furo abaixo (6), caracterizada pelo fato de compreender:

- um alojamento (22);

- uma válvula permitindo seletivamente o fluxo de fluido através de uma válvula de parada de fluxo (20), a válvula compreendendo um primeiro elemento de válvula (26) e um segundo elemento de válvula (24) localizados deslizavelmente dentro do alojamento (22), sendo o primeiro elemento de válvula (26) deslizável com relação ao segundo elemento de válvula (24); e

- um primeiro elemento pressionador (36) atuando na válvula; sendo que a válvula é atuada entre uma posição aberta e uma posição fechada em resposta a uma diferença de pressão atuando sobre a válvula, a diferença de pressão compreendendo uma diferença entre uma pressão de fluido do lado de fora da tubulação furo abaixo (6) e uma pressão de fluido do lado de dentro da tubulação furo abaixo (6), ou uma diferença entre uma pressão de fluido em uma primeira extremidade do alojamento (22) e uma pressão de fluido em uma segunda extremidade do alojamento (22), ou ambas, sendo que a válvula está em uma posição fechada quando a diferença de pressão é menor do que um valor limite e a válvula está em uma posição aberta quando a diferença de pressão é maior do que o valor limite, sendo que o primeiro elemento pressionador (36) é précarregado por movimento do primeiro e do segundo elementos de válvula juntos em resposta a um aumento na diferença de pressão em resposta ao abaixamento da válvula de parada de fluxo (20) furo abaixo,

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2/3 sendo que o segundo elemento de válvula (24) compreende um orifício (46) e uma passagem, o orifício (46) estando em comunicação de fluido com a passagem de forma que um fluxo para o orifício (46) seja seletivamente bloqueado pelo movimento do segundo elemento de válvula (24) ou do primeiro elemento de válvula (26), ou ambos, sendo que quando a válvula está na posição aberta uma trajetória de fluxo sai a partir da primeira extremidade do alojamento (22), através do orifício (46) e da passagem do segundo elemento de válvula (24) para a segunda extremidade do alojamento (22), e sendo que o primeiro elemento de válvula (26) e o alojamento (22), pelo menos parcialmente, definem uma primeira câmara (52), a primeira câmara (52) sendo disposta de forma que quando a válvula é fechada, a primeira câmara (52) não está em comunicação de fluido com a segunda extremidade do alojamento (22) .

2. Válvula de parada de fluxo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma passagem provida através do primeiro elemento de válvula (26), a passagem provendo uma trajetória de fluxo a partir da primeira extremidade do alojamento (22) para a primeira câmara (52).
3. Válvula de parada de fluxo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma área projetada do primeiro elemento de válvula (26) voltada para o fluido na primeira extremidade do alojamento (22) ser maior que uma área projetada do primeiro elemento de válvula (26) voltada para o fluido na primeira câmara (52).
4. Válvula de parada de fluxo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma segunda

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3/3 câmara (58) formada entre o primeiro elemento de válvula (26) e o alojamento (22), a segunda câmara (58) sendo selada de comunicação fluida com a primeira extremidade do alojamento (22) e a primeira câmara (52).
5. Válvula de parada de fluxo, de acordo com a reivindicação

4, caracterizada pelo fato de compreender ainda um respiro (50) formado através de uma parede lateral do alojamento (22), o respiro (50) provendo uma trajetória de fluxo entre a segunda câmara (58) e o lado de fora do alojamento (22).