BR122020005433B1

BR122020005433B1 - sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço

Info

Publication number: BR122020005433B1
Application number: BR122020005433-6A
Authority: BR
Inventors: Stuart Alexander Telfer; Espen Dahl; David Joe Steele; Lester Barett Dupler
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2020-12-29
Also published as: BR112015008001B1; EP3299574B1; EP2906773B1; AU2012392158B2; EP2906773A4; EA201590560A1; NO2906773T3; WO2014058412A1; BR112015008001A2; MX357190B; AU2012392158A1; EP3299574A1; EA035445B1; EP2906773A1; MX2015004499A; CA2887587C; CA2887587A1

Abstract

Um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço. O sistema inclui um conjunto externo de ferramentas que inclui um acoplamento de trava que tem um perfil de trava e um subconjunto de ranhuras que tem um perfil que se estende axialmente. Um conjunto interno de ferramenta é passível de ser posicionado dentro dos limites de um cabo de ferramenta externo. O conjunto interno de ferramenta inclui um conjunto de trava que tem uma pluralidade de chaves de trava e um subconjunto de orientação que tem uma pluralidade de chaves de orientação. Em funcionamento, após o alinhamento axial do subconjunto de orientação com o subconjunto de ranhura, a rotação do subconjunto de orientação causa engate operacional de pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura e, consequentemente, o alinhamento axial do conjunto de trava com o acoplamento de trava provoca engate operacional das chaves de trava com o perfil de trava.

Description

(Dividido do BR 11 2015 008001 4, depositado em 09/10/2012) CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção refere-se, em linhas gerais, a equipamentos utilizados conjuntamente com operações desempenhadas em poços subterrâneos e, em particular, a um sistema para alinhar circunferencial um conjunto de trava com um acoplamento por trava em um poço subterrâneo e um método para uso do mesmo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Sem limitar o escopo da presente invenção, seus fundamentos serão descritos em relação à formação de uma janela em uma coluna de revestimento para um poço multilateral, por exemplo.

[0003] Em poços multilaterais, é de praxe perfurar uma ramificação ou poço lateral que se estende lateralmente de uma interseção com um poço de origem ou principal. Tipicamente, uma vez instalada a coluna de revestimento e completado o poço de origem, um conjunto de defletores tal como um conjunto de cunha de desvio é posicionado na coluna de revestido na interseção desejada e depois um ou mais moinhos são lateralmente defletidos para fora do conjunto de cunha de desvio para formar uma janela através da parede lateral da coluna.

[0004] Em determinadas instalações, é desejável perfurar o poço lateral em uma direção predeterminada a partir do poço de origem, por exemplo, a partir do lado mais alto do poço de origem. Em tais instalações, é necessário formar uma janela em uma orientação circunferencial predeterminada com relação ao revestimento pai. A fim de posicionar corretamente e orientar rotacionalmente o conjunto de desvio de cunha de modo que a janela seja moldada na direção desejada, um conjunto de travas associado ao conjunto de desvio de cunha é ancorado e rotacionalmente orientado dentro dos limites de um acoplamento de trava na coluna de revestimento. O conjunto de trava inclui tipicamente uma pluralidade de chaves de trava operadas por molas, cada qual possuindo um perfil de ancoragem e orientação que é recebido em um perfil de trava formado interiormente dentro dos limites do acoplamento de trava. Deste modo, quando as chaves de trava do conjunto de trava são operacionalmente engatadas ao perfil de trava do acoplamento de trava, o conjunto de trava e o equipamento a ele associado são axial e circunferencialmente ancorados e rotacionalmente orientados na direção deseja dentro dos limites de coluna de revestimento.

[0005] Descobriu-se, no entanto, que em certas instalações de poço, tais como poços de alcance profundo ou estendido, fixar rotacionalmente um conjunto de trava dentro dos limites do acoplamento de trava de forma segura pode ser difícil. Na prática, tipicamente, uma vez que o conjunto de trava se encontra substancialmente em profundidade, o cabo de ferramenta que carrega o conjunto de trava é girado lentamente e baixado ao poço. Esta operação destina-se a posicionar o conjunto de trava axialmente no acoplamento de trava e alinhar rotacionalmente o conjunto de trava no acoplamento de trava na orientação circunferencial desejada, conforme indicado por um sinal de torque na superfície. Nos poços de alcance profundo ou estendido supracitados, no entanto, um atraso no sinal de torque alcançando a superfície devido à flexibilidade de torção e vento dentro do cabo de ferramenta, por exemplo, pode resultar em sobretensão das chaves de trava, liberação do conjunto de trava do acoplamento de trava ou outras falhas.

[0006] De forma parecida, surgiu a necessidade de um sistema aprimorado para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo. Além disso, surgiu a necessidade para tal sistema aprimorado que seja operável para emprego em poços de alcance profundo ou prolongado. Além disso, surgiu a necessidade de um tal sistema aprimorado que não ofereça risco de sobretensão às chaves de trava ou de liberação do conjunto de trava do acoplamento de trava durante uma orientação circunferencial.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0007] A presente invenção divulgada neste documento dirige-se a um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo. O sistema da presente invenção é operacional para uso em poços de alcance profundo ou prolongado. Além disso, o sistema da presente invenção não oferece risco de sobretensão às chaves de trava nem de liberação do conjunto de trava do acoplamento de trava durante orientação circunferencial.

[0008] Em um aspecto, a presente invenção dirige-se a um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço. O sistema inclui uma posição de coluna de revestimento no poço. Um acoplamento de trava é interconectado na coluna de revestimento e tem um perfil de trava. Um subconjunto de ranhuras é também interconectado na coluna de revestimento e tem um perfil de ranhura que se prolonga axialmente. Um cabo de ferramenta é baixado ao fundo do poço e posicionado na coluna de revestimento. Um conjunto de trava é interconectado no cabo de ferramenta e tem uma pluralidade de chaves de trava. Um subconjunto de orientação é também interconectado no cabo de ferramenta e tem uma pluralidade de chaves de orientação. Após o alinhamento axial do subconjunto de orientação com o subconjunto de ranhuras, a rotação do subconjunto de orientação causa engate operacional de pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura e, portanto, alinhamento do conjunto de trava com o acoplamento de trava provoca engate operacional das chaves de trava com o perfil de trava.

[0009] Em uma modalidade, a pluralidade de chaves de trava é circunferencialmente distribuída ao redor do conjunto de travas. Em determinas modalidades, cada uma das chaves de trava possui elementos de âncora axial e elementos de âncora circunferencial. Nestas modalidades, os elementos de âncora circunferencial de cada chave de trava podem ser diferentes dos elementos de âncora das outras chaves de trava. Em algumas modalidades, a pluralidade de chaves de orientação pode ser axialmente distribuída ao longo do conjunto de orientação. Nestas modalidades, as chaves de orientação podem se tornar progressivamente mais largas em sua circunferência da extremidade de fundo do poço à extremidade de abertura do poço do subconjunto de orientação. Igualmente, nestas modalidades, as chaves de orientação podem ter uma borda principal afilada, uma borda de fuga afilada ou ambas.

[0010] Em outro aspecto, a presente invenção dirige-se a um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço. O sistema inclui um conjunto externo de ferramentas que inclui um acoplamento de trava que tem um perfil de trava e um subconjunto de ranhuras que tem um perfil que se estende axialmente. Um conjunto interno de ferramentas é passível de ser posicionado dentro dos limites do conjunto exterior de ferramentas e inclui um conjunto de trava que tem uma pluralidade de chaves de trava e um subconjunto que tem uma pluralidade de chaves de orientação. Após o alinhamento axial do subconjunto de orientação com o subconjunto de ranhuras, a rotação do subconjunto de orientação causa engate operacional de pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura e, portanto, alinhamento do conjunto de trava com o acoplamento de trava provoca engate operacional das chaves de trava com o perfil de trava.

[0011] Em uma modalidade, o acoplamento de trava e o subconjunto de ranhura são acoplados conjuntamente. Em uma outra modalidade, o conjunto de trava e o subconjunto de orientação são acoplados conjuntamente. Em determinadas modalidades, o conjunto interno de ferramentas inclui um conjunto de deflexão.

[0012] Em ainda outro aspecto, a presente invenção dirige-se a um método para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço. O método inclui posicionar uma coluna de revestimento no poço, sendo que a coluna de revestimento inclui um acoplamento de trava que tem um perfil de trava e um subconjunto de ranhuras que tem um perfil de ranhura que se estende axialmente; adentrar um cabo de ferramenta na coluna de revestimento, sendo que o cabo de ferramenta inclui um conjunto de trava que tem uma pluralidade de chaves de trava e um subconjunto de orientação que tem uma pluralidade de chaves de orientação; alinhar axialmente o subconjunto de orientação com o subconjunto de ranhura; fazer girar o cabo de ferramenta dentro da coluna de revestimento de modo a girar o subconjunto de orientação com relação ao subconjunto de ranhuras; engatar operacionalmente pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura; e alinhar axialmente o conjunto de travas com o acoplamento de trava, engatando, portanto, e de maneira operacional, as chaves de trava com o perfil de trava.

[0013] O método pode também incluir o fornecimento de um pré- alinhamento circunferencial rudimentar das chaves de trava com o perfil de trava ao engatar operacionalmente pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura; deslizar axialmente pelo menos algo da chave de orientação através do perfil de ranhura; fornecer bom pré-alinhamento circunferencial das chaves de trava com o perfil de trava e/ou ancorar axial e circunferencialmente as chaves de trava dentro dos limites do perfil de trava.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0014] Para um entendimento mais completo dos atributos e vantagens da presente invenção, agora serão feitas referências à descrição detalhada da intenção conjuntamente às figuras anexas em que numerais correspondentes nas diferentes figuras referem-se a partes correspondentes e em que:

[0015] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma plataforma marítima durante a construção do poço multilateral após a operação de um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0016] As figuras 2A-2H são vistas de seção transversal de seções axiais consecutivas de um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0017] A Figura 3 é uma vista de corte em quartos de um acoplamento de trava para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0018] A figura 4 é uma vista de corte transversal de um subconjunto de ranhuras para uso em um subsistema para alinhar circunferencialmente um sistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0019] A Figura 5 é uma vista lateral de um conjunto de trava para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0020] A figura 6 é uma vista de corte transversal de um subconjunto de trava para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um sistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0021] As Figuras 7A-7B são vistas laterais de um subconjunto de orientação para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção; e

[0022] As figuras 8A-8B são vistas de seção transversal de um subconjunto de orientação para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0023] Embora a manufatura e o uso de várias modalidades da presente invenção sejam discutidos detalhadamente abaixo, deve-se apreciar que a presente invenção fornece muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados a uma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas discutidas neste documento são meramente ilustrativas de formas específicas para fazer e usar a invenção e não delimitam o escopo da invenção.

[0024] Em referência à figura 1, um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo é ilustrado esquematicamente e geralmente designado por 10. Uma plataforma semissubmersível 12 centra-se sobre uma formação submersa de petróleo 14 localizada abaixo do fundo marinho 16. Um conduto submarinho 18 estende-se de um deque 20 da plataforma 12 à instalação de boca do poço 22, incluindo um preventor de explosão 24. A plataforma 12 tem um aparato de içamento 26 e uma grua 28 para levantar e abaixar colunas de tubulação tais como a coluna de perfuração 30. Um poço principal 32 foi perfurado através das diversas camadas de terra, incluindo a formação 14. Os termos poço "pai" e "principal" são usados neste documento para designar um poço do qual se perfura outro poço. Note-se, entretanto, que o poço de origem ou principal não se estende necessariamente diretamente á superfície terrestre, podendo, em vez disso, ser ele próprio uma ramificação de outro poço. Uma coluna de revestimento 34 é cimentado dentro dos limites do poço 32. O termo "revestimento" é usado neste documento para designar uma coluna tubular usada em um poço ou para forrar um poço. O revestimento pode ser do tipo conhecido àqueles versados na técnica como um "forro" e pode ser feito a partir de qualquer material, tal como aço ou material compósito e pode ser segmentado ou contínuo, como tubulação em espiral.

[0025] A coluna de revestimento 34 inclui uma articulação de janela 36 interconectada dentro da mesma. Além disso, a coluna de revestimento 34 inclui um acoplamento de trava 38 e um conjunto de ranhura 40. O acoplamento de trava 38 possui um perfil de trava que é operacionalmente engatável às chaves de trava de um conjunto de trava (não mostrados na figura 1) de modo que um conjunto de trava pode ser axialmente ancorado e rotacionalmente orientado no acoplamento de trava 38. O conjunto de ranhura 40 tem um perfil de ranhura que é operacionalmente engatável com chaves de orientação de um subconjunto de orientação (não mostrado na figura 1). Operar o subconjunto de orientação se modo que as chaves de orientação engatem operacionalmente o perfil de ranhura do conjunto de ranhura 40 pré-alinha as chaves de trava do conjunto de trava com o perfil de trava do acoplamento de trava 38. Portanto, deslocamento axial do conjunto de trava para dentro do acoplamento de trava 38 engata operacionalmente as chaves de trava com o perfil de trava do acoplamento de trava 38.

[0026] Na modalidade ilustrada quando as chaves de orientação do subconjunto de orientação já engataram operacionalmente o perfil de ranhura do conjunto de ranhura 40 e as chaves de trava do conjunto de trava já engataram o perfil de trava do acoplamento de trava 38, um conjunto de deflexão ilustrado como conjunto de desvio de cunha 42 é posicionado em uma orientação circunferencial desejada relativa à articulação de janela 36 de modo que uma janela 44 pode ser moída, perfurada ou formada de qualquer outra maneira na articulação de janela 36 na direção circunferencial desejada. Como ilustrado, a articulação de janela 36 é posicionada em uma interseção desejada entre o poço principal 32 e um poço ramificado ou lateral 46. Os termos poço "ramificado" e "lateral"são usados neste documento para designar um poço que é perfurado para fora a partir de sua interseção com outro poço, tal como o poço de origem ou principal. Um poço ramificado ou lateral pode ter outro poço ramificado ou lateral perfurado para fora de dentro do mesmo.

[0027] Mesmo que a Figura 1 ilustre o sistema para alinhar circunferencialmente uma trava de fundo de poço da presente invenção em uma seção vertical de um poço principal deve ser entendido por aqueles versados na técnica que o sistema da presente invenção é igualmente adequado para o uso em poços que têm configurações direcionais diversas, incluindo poços horizontais, poços desviados, poços inclinados, poços laterais e semelhantes. De maneira parecida, deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que o uso de termos direcionais como acima, abaixo, superior, inferior, para cima, para baixo, boca do poço, fundo do poço e semelhantes são empregados em relação às modalidade ilustrativas representadas nas figuras, a direção "para cima" significando rumo ao topo da figura correspondente e a direção "para baixo" significando rumo ao fundo da figura correspondente, a direção "à boca do poço"significando rumo à superfície do poço e a direção "ao fundo do poço"significando rumo ao trecho final do poço.

[0028] Além disso, embora o sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção seja representado em um poço principal que tem apenas um poço lateral que se estende dele próprio, deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que o sistema da presente invenção pode ser usado em poços principais que têm múltiplos poços laterais, cada qual podendo utilizar um sistema da presente invenção para posicionar e orientar um conjunto de deflexão, posto que cada sistema da presente invenção possui um diâmetro interno não-restritivo que permite que conjuntos de trava não- acopladas ou não-alinhadas passem pelo acoplamento de trava.

[0029] Agora em referência à Figura 2, um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço subterrâneo é representado e geralmente designado por 100. Na modalidade ilustrado, uma porção do sistema 100 é construída como parte da coluna de revestimento 102. A coluna de revestimento 102 inclui uma articulação de janela 104 que é preferencialmente formado por um material fácil de moer ou perfurar, como alumínio. Ainda que a articulação de janela 104 tenha sido descrita como sendo formada a partir de um material fácil de moer ou perfurar, indivíduos versado na técnica compreenderão que a articulação de janela 104 poderia ser formado, alternativamente, de um revestimento padrão ou poderia conter, dentro de si, uma janela pré-moída. Conforme ilustrado, a articulação de janela 104 tem uma janela 106 formada através da mesma.

[0030] Como melhor visto na figura 2F, a coluna de revestimento 102 inclui um acoplamento de trava 108 que possui um perfil de acoplamento 110. Como melhor visto na figura 2G, a coluna de revestimento 102 inclui um subconjunto de ranhura 112 que possui um perfil de ranhura 114. Ao fundo do poço do mesmo, a coluna de revestimento 102 pode incluir qualquer número de tubulares de fundo do poço, tais como os tubulares 116, ou outras ferramentas de fundo do poço. Na modalidade ilustrada, a articulação de janela 104, o acoplamento de trava 108 e o subconjunto de ranhura 112 são representados como sendo interconectados dentro dos limites da coluna de revestimento 34 em proximidade umas com as outras, porém, aqueles versados na técnica reconhecerão que outras ferramentas ou tubulares podem estar alternativamente interconectados dentro dos limites da coluna de revestimento 102, entre a articulação de janela 104, o acoplamento de trava 108 e do subconjunto de ranhura 112. Juntos, o acoplamento de trava 108 e o subconjunto de ranhura 112 podem ser referidos como colunas de ferramenta exteriores que são operáveis para receber outro cabo de ferramenta na via central através da mesma. Conforme se explicará mais detalhadamente abaixo, o perfil de trava 110 inclui, preferencialmente, uma pluralidade de elementos de alinhamento circunferencial que são operáveis para receber chaves de trava de um conjunto de trava dentro do mesmo para localizar o conjunto de trava em uma orientação circunferencial particular e posição axial.

[0031] Disposto dentro da coluna de revestimento 102 encontra-se um cabo de ferramenta interno que é operável para ser acionado dentro do cabo de ferramenta externo. Na modalidade ilustrada, o cabo de ferramenta interno inclui um conjunto de deflexão representado como conjunto de desvio de cunha 118, contendo este uma superfície defletora 120 operável para dirigir uma ferramenta de moenda ou perfuração para dentro da parede lateral da articulação de janela 104 para criar uma janela 106 através do mesmo. Alternativamente, em uma modalidade de conclusão, o conjunto de deflexão seria um defletor de conclusão operavelmente para dirigir o equipamento de conclusão desejado para dentro do poço ramificado, ao mesmo tempo em que permite que o equipamento ou o fluido desejados cursem pelo poço principal. Posicionado na região inferior do fundo do poço do conjunto de desvio de cunha 118, o cabo de ferramenta interna inclui um conjunto de trava 122 que tem uma pluralidade de chaves de trava 124 que são representadas como sendo operacionalmente engatadas ao perfil de trava 110 do acoplamento de trava 108, como se vê melhor na figura 2F. Posicionado na região inferior do fundo do poço do conjunto de trava 122, o cabo de ferramenta interno inclui um subconjunto de orientação 126 que tem uma pluralidade de chaves de orientação 128, sendo que as duas superiores são representadas como estando operacionalmente engatadas com o perfil de ranhura 114 do subconjunto 112, como se vê melhor na figura 2G. Nesta configuração, quando as chaves de orientação 128 do subconjunto de orientação 126 engataram operacionalmente o perfil de ranhura 114 do conjunto de ranhura 112 e as chaves de trava 124 do conjunto de trava 122 já engataram operacionalmente o perfil de trava 110 do acoplamento de trava 108, a superfície defletora 120 do conjunto de desvio de cunha 118 é posicionada na orientação circunferencial desejada relativa à articulação da janela 104, permitindo que a janela 106 seja moída, perfurada ou formada de qualquer outra maneira na articulação de janela 104 em uma modalidade de perfuração.

[0032] Em referência agora à figura 3, uma modalidade do acoplamento de trava para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção é representada e designada em geral por 200. O acoplamento de trava 200 é representativo do acoplamento de trava 108 discutido acima. Ressalva-se que cada um dos acoplamentos de trava pode ter um perfil de trava único que seja diferente do perfil de trava de outro acoplamento de trava. Isto permite acoplamento seletivo com um conjunto de chaves de trave compatível ou de acoplamento em um conjunto de trava desejado. De maneira parecida, o acoplamento de trava 200 é descrito neste documento para ilustrar o tipo de elementos e combinações de elementos que podem ser usados para criar qualquer número de perfis de trava únicos, conforme contemplado pela presente invenção.

[0033] O acoplamento de trava 200 tem um corpo geralmente tubular 202 que tem um conector superior 204 e um conector inferior 206 adequado para conectar o acoplamento de trava 200 a outras ferramentas ou tubulares por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada, ou semelhantes. O acoplamento de trava 200 inclui um perfil de trava interno 208 que inclui uma pluralidade de sulcos em recesso 210a-210h, axialmente espaçados um do outro, que se estendem à volta da superfície interna do acoplamento de trava 200. Preferivelmente, os sulcos em recesso 210a-210h estendem-se à volta de toda a superfície circunferencial interna do acoplamento de trava 200. O perfil de trava 208 inclui igualmente um sulco superior 212 que tem um ombro quadrado inferior 214 e um ombro superior angulado 216. O perfil de trava 208 inclui adicionalmente um sulco inferior 218 que tem um ombro angulado inferior 220 e um ombro angulado superior 222.

[0034] O perfil de trava 208 possui também uma pluralidade de elementos de alinhamento circunferencial representados como uma pluralidade de recessos dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200. Na modalidade ilustrada, há quatro conjuntos de dois recessos dispostos em posições ou localidades axiais e circunferenciais diferentes dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200. Por exemplo, um primeiro conjunto de dois recessos 224a, 224b (em conjunto, recessos 224) são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em posições circunferenciais substancialmente as mesmas, porém, em diferentes posições axiais. Um segundo conjunto de dois recessos 226a, 226b (em conjunto, recessos 226) são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em posições circunferenciais substancialmente as mesmas, porém, em diferentes posições axiais. Um terceiro conjunto de dois recessos 228a, 228b (em conjunto, recessos 228) são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em posições circunferenciais substancialmente as mesmas, porém, em diferentes posições axiais. Um quarto conjunto de dois recessos 230a, 230b (em conjunto, recessos 230) são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em posições circunferenciais substancialmente as mesmas, porém, em diferentes posições axiais.

[0035] Conforme ilustrado, os recessos 226 são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em um intervalo circunferencial de noventa graus dos recessos 224. Do mesmo modo, os recessos 228 são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em um intervalo circunferencial de noventa graus dos recessos 226. Por fim, os recessos 230 são dispostos dentro dos limites da superfície interna do acoplamento de trava 200 em um intervalo circunferencial de noventa graus dos recessos 228. Preferencialmente, os recessos 224, 226, 228, 230 entendem-se apenas parcialmente ao redor da superfície interna do acoplamento de trava 200.

[0036] O perfil de trava 208, incluindo os elementos de alinhamento circunferencial, cria um padrão de acoplamento único, operável de modo a cooperar com o perfil de chave de trava associada a um conjunto de trava desejado para ancorar e orientar axial e circunferencialmente, por exemplo, um conjunto de desvio de cunha em uma orientação circunferencial particular desejada, com relação ao acoplamento de trava. O perfil específico de cada acoplamento de trava pode ser criado variando-se um ou mais dos elementos ou parâmetros do mesmo. Por exemplo, a espessura, o número e o espaçamento relativo dos recessos podem ser alterados.

[0037] Em referência agora à figura 4, uma modalidade de um subconjunto de ranhura para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção é representada e designada em geral por 250. O subconjunto de ranhura 250 tem um corpo geralmente tubular 252 que inclui um conector superior 254 e um conector inferior 256 adequado para conectar o subconjunto de ranhura 250 a outras ferramentas ou tubulares por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada, ou semelhantes. O subconjunto de ranhura 250 inclui um perfil de ranhura interno 258 que se estende axialmente. Na modalidade ilustrada, o perfil de ranhura 258 inclui uma entrada superior afilada 260 e uma entrada inferior afilada 262. Preferencialmente, a largura circunferencial do perfil de ranhura 258 será substancialmente compatível à largura da mais larga chave de orientação, conforme se descreverá com mais detalhes logo abaixo neste documento. O comprimento do perfil de ranhura 258 é, de preferência, pelo menos longo o suficiente para que pelo menos uma das chaves de orientação permaneça dentro dos limites do perfil de ranhura 258 durante operações de alinhamento, tal como descrito com mais detalhes logo abaixo neste documento.

[0038] Em referência agora às figuras 5-6, uma modalidade de um conjunto de trava para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção é representada e designada em geral por 300. O conjunto de trava 300 possui um invólucro exterior 302 que inclui um invólucro 304 que possui um conector superior 306 adequado para acoplar o conjunto de trava 300 a outras ferramentas e tubulares, por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada, ou semelhantes. O invólucro exterior 302 inclui um invólucro de chave 308 que possui quatro janelas de chave 310 distribuídas circunferencialmente, de extensão axial. O invólucro exterior 302 possui igualmente um invólucro inferior 312 que possui um conector inferior 314 adequado para acoplar o conjunto de trava 300 a outras ferramentas e tubulares, por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada, ou semelhantes. Disposta dentro do invólucro de chave 308 encontra-se uma pluralidade de chaves de trava operadas por mola 316 que são operáveis para se estenderem parcialmente através das janelas de chave 310. As chaves de trava 316 são inclinadas radialmente para fora por molas Bellevile superiores e inferiores 318, 320 quepressionam cunhas cônicas 322, 324 sob as chaves de trava 316.

[0039] Cada uma das chaves de trava 316 possui um perfil de chave único, tal como o perfil de chave 326, que permite as funções de ancoragem e orientação do conjunto de trava 300 com um acoplamento de trava compatível tendo o perfil de trava apropriado. Conforme ilustrado, o perfil de chave 326 inclui uma pluralidade de variações radiais que devem corresponder a porções radiais compatíveis de um perfil de trava para que a chave de trava 316 engate operacionalmente com ou encaixe-se naquele perfil de trava. Para que cada uma das chaves de trava 316 se engate operacionalmente com um perfil de trava, o conjunto de trava 300 deve encontrar-se posicionado axialmente de maneira adequada dentro dos limites do acoplamento de trava compatível e orientado circunferencialmente de maneira adequada dentro dos limites do acoplamento de trava compatível. Por exemplo, o perfil de chave 326 pode acoplar-se com a porção do perfil de trava 208 que tem recessos 230, descritos acima. Desta maneira, a localidade axial e orientação circunferencial de um dispositivo, tal como o conjunto de deflexão, que é acoplado a ou operacionalmente associado a um conjunto de trava 300 podem ser estabelecidas.

[0040] Em referência agora às figuras 7A-8B, uma modalidade de um subconjunto de orientação para uso em um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção é representado e geralmente designado por 350. O subconjunto de orientação 350 tem um invólucro exterior 352 que inclui um conector superior 354 adequado para acoplar o subconjunto de orientação 350 a outras ferramentas ou tubulares por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada ou semelhantes. O invólucro exterior 352 inclui um invólucro de chave superior 356 que contém uma janela 358, um invólucro de chave intermédio 360 que contém uma janela de chave 362 e três invólucros de chave inferiores 364, 368, 372 que contêm, respectivamente, as janelas de chave 366, 370, 374. O invólucro exterior 352 possuiigualmente um conector inferior 376 adequado para acoplar o subconjunto de orientação 350 a outras ferramentas e tubulares, por meio de uma conexão rosqueada, uma conexão parafusada, ou semelhantes.

[0041] Operacionalmente associado a um invólucro de chave superior 356, encontra-se uma chave de orientação 378 operada por mola, operável para estender-se parcialmente através de uma janela de chave 358. A chave de orientação 378 é inclinada radialmente para fora por uma pluralidade de molas 380 dispostas entre o invólucro de chave superior 356 e a chave de orientação 378. Operacionalmente associado a um invólucro de chave intermédio 360, encontra-se uma chave de orientação 382 operada por mola, operável para estender-se parcialmente através da janela de chave 362. A chave de orientação 382 é inclinada radialmente para fora por uma pluralidade de molas 384 dispostas entre o invólucro de chave intermédio 360 e a chave de orientação 382. Operacionalmente associado a um invólucro de chave inferior 364, encontra-se uma chave de orientação 386 operada por mola, operável para estender-se parcialmente através da janela de chave 366. A chave de orientação 386 é inclinada radialmente para fora por uma pluralidade de molas 388 dispostas entre o invólucro de chave inferior 364 e a chave de orientação 386. Operacionalmente associado a um invólucro de chave inferior 368, encontra-se uma chave de orientação 390 operada por mola, operável para estender-se parcialmente através da janela de chave 370. A chave de orientação 390 é inclinada radialmente para fora por uma pluralidade de molas 392 dispostas entre o invólucro de chave inferior 368 e a chave de orientação 390. Operacionalmente associado a um invólucro de chave inferior 372, encontra-se uma chave de orientação 394 operada por mola, operável para estender-se parcialmente através da janela de chave 374. A chave de orientação 394 é inclinada radialmente para fora por uma pluralidade de molas 396 dispostas entre o invólucro de chave inferior 372 e a chave de orientação 394.

[0042] Na modalidade ilustrada, cada uma das chaves de orientação inferiores 386, 390, 394 tem uma primeira largura circunferencial, a chave de orientação intermédia 382 tem uma segunda largura circunferencial e uma chave de orientação superiora 378 tem uma terceira largura circunferencial. A primeira largura circunferencial é menor que a segunda largura circunferencial e a segunda largura circunferencial é menor que a terceira largura circunferencial. Desse modo, a largura das chaves de orientação torna-se progressivamente maior das chaves de orientação inferiores 386, 390, 394 à chave de orientação superiora 378. O benefício destas configurações será descrito logo abaixo neste documento. Além disso, cada uma das chaves de orientação 378, 382, 386, 390, 394 tem uma borda principal e uma borda de fuga afiladas, cujos benefícios serão descritos logo abaixo neste documento.

[0043] A operação de um sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço da presente invenção será descrita agora. Um cabo de ferramenta exterior que inclui uma articulação de janela, um acoplamento de trava e um subconjunto de ranhura são interconectados em uma coluna de revestimos e a coluna de revestimento é adentrada, por exemplo, no poço principal. Após a conclusão, se desejado, de qualquer um dos trechos mais ao fundo da articulação da janela, um cabo de ferramenta interno que inclui um conjunto de deflexão, um conjunto de trava e um subconjunto de orientação é adentrado na coluna de revestimento. Preferivelmente, as chaves de orientação do subconjunto de orientação são alinhadas circunferencialmente com uma chave de trava do conjunto de trava específica e já conhecida, tal como a primeira chave de trava do conjunto de trava. O cabo de ferramenta interno é movido no sentido do fundo do poço por meio de um meio de transporte, tal como um cabo de tubo coletor até que o conjunto de trava se encontre em profundidade com o acoplamento de trava. Esta operação é indicada por um sinal de peso na superfície. O cabo de ferramenta é então levantado a uma distância pré-determinada de modo que pelo menos uma das chaves de orientação inferiores esteja axialmente alinhadas com um perfil de ranhura do subconjunto de ranhura. Nesta configuração, o cabo de ferramenta interno é girado dentro dos limites da coluna de revestimento para girar o subconjunto de orientação com relação ao subconjunto de ranhura até que pelo menos uma das chaves inferiores operacionalmente engate com ou encaixe-se ao perfil de ranhura.

[0044] Conforme descrito acima, já que as chaves de orientação inferiores têm uma largura circunferencial relativamente mais estreita, esta pelo menos uma chave de orientação inferior axialmente alinhada com ao perfil de ranhura facilmente adentra o perfil de ranhura sem interferência por parte das laterais do perfil de ranhura, mesmo enquanto se gira o cabo de ferramenta interno. Uma vez que pelo menos uma chave de orientação inferior tenha engatado operacionalmente no perfil de ranhura, um sinal de torque é recebido na superfície. Devido ao comprimento axial relativamente longo das chaves de orientação, o torque permissível entre a chave de orientação ou chaves do subconjunto de orientação e o perfil de ranhura do subconjunto de ranhura é muito maior que o torque previamente permissível entre as chaves de trava de um conjunto de trava e o perfil de trava de um acoplamento da trava. Desta forma, minora-se o risco de sobretensão às chaves de trava ou de liberação do conjunto de trava do acoplamento de trava durante uma orientação circunferencial.

[0045] Quando pelo menos uma das chaves de orientação inferiores engatou-se operacionalmente ao perfil de ranhura, alcança-se um pré- alinhamento circunferencial rudimentar das chaves de trava com o perfil de trava e o cabo de ferramenta interno pode ser movido no sentido do fundo do poço. Enquanto ocorre este movimento no sentido do fundo do poço, as chaves de orientação intermédias adentram o perfil de ranhura. Já que a chave de orientação intermédia tem uma largura circunferencial maior que a das chaves de orientação inferiores, alcança-se um pré-alinhamento circunferencial aprimorado das chaves de trava com o perfil de trava. Enquanto ocorre este movimento ainda mais profundo no sentido do fundo do poço, as chaves de orientação superiores adentram o perfil de ranhura. Já que a chave de orientação superiora tem uma largura circunferencial maior que a das chaves de orientação intermédias, alcança-se um bom pré- alinhamento circunferencial das chaves de trava com o perfil de trava. A borda principal e a borda de fuga, ambas afiladas, das chaves de orientação, bem como as entradas afiladas inferior e superior do perfil de ranhura auxiliam o movimento axial das chaves de orientação através do perfil de ranhura.

[0046] Um movimento mais profundo no sentido do fundo do poço do cabo de ferramenta interno dentro dos limites do cabo de ferramentas externo alinha axialmente o conjunto de trava com o acoplamento de trava. Devido ao pré-alinhamento circunferencial das chaves de trava com o perfil de trava e particularmente o bom pré-alinhamento circunferencial das chaves de trava com o perfil de trava alcançado pela chave de orientação superiora no perfil de ranhura, as chaves de trava engatam operacionalmente o perfil de trava com pouca ou nenhuma rotação por parte do cabo de ferramenta interno. Nesta configuração, as chaves de trava ancoram axial e circunferencialmente o conjunto de trava dentro dos limites do acoplamento de trava. Alternativamente, as chaves de trava podem ancorar axialmente o conjunto de trava dentro dos limites do acoplamento de trava enquanto a chave de orientação superiora no perfil de ranhura pode fornecer ancoragem circunferencial. De qualquer modo, quando as chaves de trava do subconjunto de trava já engataram operacionalmente o perfil de trava do acoplamento de trava, o conjunto de deflexão é posicionado em uma orientação circunferencial desejada relativa à articulação de janela de modo que uma janela pode ser moída, perfurada ou formada de qualquer outra maneira na articulação de janela na direção circunferencial desejada.

[0047] Embora esta invenção tenha sido descrita em referência a modalidades ilustrativas, este relatório descritivo não se destina a ser interpretado de maneira limitante. Várias modificações e combinações das modalidades ilustrativas bem como outras modalidades da invenção serão aparentes àqueles versados na técnica após referência na descrição. Pretende-se consequentemente que as reivindicações anexas abranjam quaisquer modificações ou incorporações.

Claims

1. Sistema para alinhar circunferencialmente um subsistema de trava de fundo de poço em um poço, sendo o sistema caracterizado pelo fato de compreender: um conjunto externo de ferramentas que inclui um acoplamento de trava (38, 200) que tem um perfil de trava (208) e um subconjunto de ranhura (40) que tem um perfil de ranhura que se estende axialmente; e um conjunto interno de ferramentas passível de ser posicionado dentro dos limites do conjunto exterior de ferramentas que inclui um conjunto de trava (300) que tem uma pluralidade de chaves de trava (316) e um subconjunto de orientação (350) que tem uma pluralidade de chaves de orientação (378, 386, 390, 394), a pluralidade de chaves de orientação (378, 386, 390, 394) compreendendo uma pluralidade de chaves deorientação axialmente distribuídas, em que, após o alinhamento axial do subconjunto de orientação (350) com o subconjunto de ranhura (40), a rotação do subconjunto de orientação (350) causa engate operacional de pelo menos uma chave de orientação com o perfil de ranhura e, consequentemente, o alinhamento axial do conjunto de trava com o acoplamento de trava provoca engate operacional das chaves de trava com o perfil de trava.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de trava (38, 200) e o subconjunto de ranhura (40) são acoplados conjuntamente.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de trava (300) e o subconjunto de orientação (350) são acoplados conjuntamente.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de ferramenta interno inclui adicionalmente um conjunto de deflexão.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas chaves desta pluralidade de chaves de orientação axialmente distribuídas tornam-se progressivamente mais largas circunferencialmente da extremidade do fundo do poço à extremidade da boca do poço do subconjunto de orientação.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas chaves desta pluralidade de chaves de orientação distribuídas axialmente possuem uma borda principal afilada.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas chaves desta pluralidade de chaves de orientação distribuídas axialmente possuem uma borda de fuga afilada.