BR212018000789Y1

BR212018000789Y1 - Manga de circulação de fluidos no fundo, com uma abertura voltada para baixo, para poços de petróleo

Info

Publication number: BR212018000789Y1
Application number: BR212018000789-2U
Authority: BR
Inventors: Byron Raúl López Robayo
Original assignee: Sertecpet S.A.
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2016-07-09
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US20180195367A1; CA2992387C; WO2017009765A1; BR212018000789U2; MX2018000550A; US10900325B2; CO2018001366A2; CA2992387A1

Abstract

manga de circulação de fluidos no fundo, com uma abertura voltada para baixo, para poços de petróleo. a presente invenção se refere a mangas para a circulação de fluidos, utilizadas no fundo de poços de petróleo, aplicáveis em sistemas convencionais de completação de fundo na indústria petrolífera. especificamente, consiste na modificação do projeto da manga na forma em que a mesma é aberta, que é executada pelo deslocamento da luva deslizante para baixo e cujo objetivo é solucionar o problema que representa o fechamento acidental da manga no momento de introduzir uma bomba de jateamento no seu interior.

Description

1. CAMPO E OBJETIVO DA INVENÇÃO:

[0001] A presente invenção refere-se a mangas de circulação de fluidos, utilizadas no fundo de poços de petróleo, aplicáveis aos sistemas convencionais de completação de fundo na indústria petrolífera. Especificamente, consiste na modificação do projeto da manga na forma em que a mesma é aberta, que é feito pelo deslocamento da luva deslizante para baixo, e cujo objetivo é solucionar o problema que representa o fechamento acidental da manga no momento de introduzir a bomba de jateamento no seu interior.

2. ANTECEDENTES DO ESTADO DA TÉCNICA:

[0002] Para controlar um poço de petróleo durante os processos de intervenção, se faz com que fluidos circulem através da manga ou válvula de circulação para o recondicionamento, ou também, para igualar as pressões existentes entre a tubulação e o espaço anular. Adicionalmente, essas mangas servem para alojar uma bomba de jateamento para bombear petróleo, sendo que, nesse caso específico, existe o risco de que a manga seja fechada acidentalmente por diversas causas, como: no momento em que é introduzida a bomba; por deslocamento da mesma; ou por causa de acumulação de material como lamas ou areias do poço que são introduzidas na manga. Esse fechamento interrompe o fluxo bombeado para o exterior.

[0003] No estado da técnica existem algumas soluções para esse problema, dentre as quais:

[0004] A patente número de série U.S. 5678633A depositada em 21 de outubro de 1978, intitulada “HERRAMIENTA DE DESPLAZAMIENTO”, se refere a uma ferramenta de deslocamento que, preferencialmente, é de acionamento hidráulico. Uma força hidráulica acumulada supera um pistão de retenção, que, por sua vez, libera uma articulação pivotante cujos movimentos são opostos por uma mola helicoidal. A mola helicoidal estimula à articulação pivotante para que seja aberta, sendo que um contato pode ser estabelecido com a ranhura interna sobre uma luva de deslocamento. A ferramenta de deslocamento pode ser acionada com a articulação na posição estendida visto que as partes são configuradas para permitir a retração da articulação para tirar as obstruções internas antes de atingir as ranhuras de deslocamento na luva de deslocamento. A ação de pivotamento do cabo na ranhura na luva de deslocamento aumenta a força de preensão quando são apresentados obstáculos. As partes são configuradas de modo que exista um mínimo de movimento das partes que são deslocadas, que têm lacres para reduzir ainda mais o desgaste potencial nos lacres de pressão. É fornecido um projeto compacto que pode ser útil nas luvas com uma série de furos internos. As molas helicoidais utilizadas na modalidade preferencial, que agem contra a vinculação, podem ser substituídas facilmente para ajustar a força de acoplamento com a ranhura interna na alça de troca. Quer dizer, essa solução fornece um meio articulado para abrir e fechar a manga, garantindo a sua abertura e o seu fechamento por meios diferentes daqueles propostos na presente invenção.

[0005] A patente número de série U.S. 6722439B2 depositada em 20 de abril de 2004, intitulada “VÁLVULA DE MANGUITO DESLIZANTE MULTIPOSICIONADO”, se refere a um estrangulador de fundo de poço na forma de uma válvula de luva com a capacidade para funcionar em uma pluralidade de posições que incluem completamente aberta, completamente fechada e posições intermediárias. Dotada de um sistema de controle hidráulico que, em uma modalidade, proporciona a força motriz para movimentar a luva deslizante uma quantidade predeterminada para uma determinada pressão de controle aplicada. Outros incrementos na pressão aplicada resultam em outros movimentos predeterminados da luva deslizante. Em outra modalidade, as luvas deslizantes são acopladas em uma série de ranhuras na carcaça que circunda as mesmas, dependendo do grau da pressão aplicada ao sistema de controle. Quer dizer, essa solução fornece um meio de controle hidráulico para garantir a abertura e fechamento da manga, por meios diferentes dos propostos na presente invenção.

[0006] Nos casos citados no estado da técnica, pode-se apreciar que as soluções propostas para o controle de abertura e de fechamento da manga dependem de um controle externo, que pode ser hidráulico ou articulado para evitar que um fechamento acidental da manga seja ocasionado por um deslocamento indesejado da luva para a posição fechada quando é introduzida a bomba de jateamento, sendo que essa situação pode ocorrer devido ao desgaste da manga ou pela presença de resíduos sólidos ou sedimentos que favorecem o arrastamento da luva. Essas situações existentes no estado da técnica originam altos custos adicionais, o que se reflete na produção e funcionamento, razões pelas quais na presente invenção, a fim de solucionar esse problema, foram desenvolvidas modificações importantes no projeto da manga de circulação convencional, de modo que possa ser usada a mesma ferramenta padrão nas operações de abertura e de fechamento da manga de circulação, sem que seja preciso o uso de outras forças de pressão, como a hidráulica ou a articulada, evitando o fechamento acidental e, consequentemente, a interrupção da produção.

3. BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO:

[0007] A fim de dar solução a esse problema, a manga de circulação de fluidos no fundo para poços de petróleo foi modificada, mediante a proposta de um novo projeto da mesma, que difere do estado da técnica, em que a abertura da manga é efetuada mediante o deslocamento da luva deslizante para baixo. Dessa maneira, é observado que com o novo projeto é eliminado risco de que a manga de circulação seja fechada quando a bomba de jateamento é introduzida, problema ocasionado, dentre outras circunstâncias, pela presença de sólidos ou pela presença de contaminantes sólidos presentes nos fluidos do poço, ou pelo desgaste da luva de circulação, obtendo como resultado uma manga de circulação de fluidos no fundo para poços de petróleo segura, que garante a sua abertura no momento da operação da bomba.

[0008] A manga de circulação de fluidos no fundo para poços de petróleo da presente invenção incorpora as seguintes mudanças essenciais e inovações no projeto da mesma:

[0009] 1. Uma luva deslizante (dispositivo de abertura e de fechamento da manga) diferente, que foi posicionada de maneira invertida em comparação com uma manga de circulação convencional. Nesse novo projeto, a luva deslizante não dispõe do kit de lacres vulcanizados na parte periférica externa da mesma, como acontece no estado da técnica, em vez disso, os lacres vulcanizados são alojados na parte interna do corpo da manga para uma maior segurança, evitando que sejam quebrados pelo passo dos fluidos.

[0010] 2. As conexiones enroscadas do corpo da manga foram modificadas de acordo com o tipo de rosca que dispõe cada um dos conectores, tanto por cima quanto por baixo.

[0011] 3. O corpo da manga de circulação no diâmetro exterior do mesmo foi incrementado em 1,27 cm (500 milésimas de polegadas) para garantir uma maior resistência à tração, compressão e para a gestão de esforços para as operações no poço. Na parte interior do mesmo são alojados os elementos vedantes que são fixos na manga de retenção.

[0012] 4. Os adaptadores cilíndricos tubulares também foram incrementados no diâmetro dos mesmos para garantir uma maior resistência à tração e, por sua vez, para manter o mesmo diâmetro em toda a extensão da manga de circulação. Pelos motivos expostos no numeral anterior, foi necessário o reprojeto mecânico em todas as partes da manga, devido ao fato de que dentro do poço, quando é produzida alguma obstrução, são realizados movimentos para baixo e para cima para tratar de liberar as ferramentas, o que faz com que sejam expostas a esforços perigosos.

4. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS:

[0013] A Figura 1 representa uma vista esquemática da completação mecânica de um poço petrolífero modelo; em que é especificado: um cabeçote do poço [Figura 1(1)]; a tubulação de produção [Figura 1(3)] que por uma extremidade é conectada ao cabeçote e pela outra é conectada à manga de circulação [Figura 1(4)]; o espaço anular [Figura 1(2)]; o tubo de revestimento [Figura 1(22)]; a gaxeta [Figura 1(5)]; e, a saída em direção à formação no fundo do poço [Figura 1(6)].

[0014] A Figura 2 representa uma vista em corte do conjunto manga de circulação, de acordo com a presente invenção, na qual é especificado: a luva deslizante em posição invertida [Figura 2(7)]; a carcaça cilíndrica tubular reprojetada [Figura 2(8)]; anéis “O-ring” [Figura 2(9)]; um adaptador cilíndrico superior [Figura 2(10); um adaptador cilíndrico inferior [Figura 2(11)]; as janelas periféricas de circulação [Figura 2(12)]; a luva de retenção de lacres [Figura 2(14)]; conexão enroscada do adaptador superior [Figura 2(19)] na carcaça cilíndrica tubular para o acoplamento com o adaptador cilíndrico superior; conexão enroscada do adaptador inferior [Figura 2(20)] na carcaça cilíndrica tubular para o acoplamento ao adaptador cilíndrico inferior; conjunto de lacres [Figura 2(21)]. Destacam-se, além disso, o diâmetro incrementado da manga [Figura 2(24)], em decorrência do incremento do espessor [Figura 2(E)] da mesma em 1,27 cm.

[0015] A Figura 2a é uma vista em corte axial longitudinal da manga de circulação [Figura 1(4)], e o posicionamento da luva deslizante em posição invertida [Figura 2a (7)] em posição aberta, em que os pregos de engate [Figura 3(15)] são travados no alojamento de segurança inferior [Figura 2a (13b)]. Especifica-se, além disso: as janelas periféricas de circulação [Figura 2a (12)]; e, o conjunto de lacres [Figura 2a (21)].

[0016] A Figura 2b é uma vista em corte axial longitudinal da manga de circulação [Figura 1(4)] e o posicionamento da luva deslizante em posição invertida [Figura 2b (7)] em posição fechada, em que os pregos de engate [Figura 3(15)] são travados no alojamento de segurança superior [Figura 2b (13a)]. Especifica-se, além disso: as janelas periféricas de circulação [Figura 2b (12)] e o conjunto de lacres [Figura 2b (21)].

[0017] A Figura 3 representa uma vista de detalhes do desenvolvimento dos componentes interiores da manga de circulação [Figura 1(4)]. Especifica- se: o conjunto de lacres [Figura 3(21)]; a luva de retenção dos lacres [Figura 3(14)], que inclui os alojamentos de segurança [Figura 3(13a)] e [Figura 3(13b)]; e a luva deslizante [Figura 3(7)], que inclui os pregos de engate circunferenciais [Figura 3(15)] e os anéis “O-ring” vedantes de estanquidade [Figura 3(23)].

[0018] A Figura 4 representa uma vista em corte da manga de circulação [Figura 1(4)] acoplada à tubulação de produção [Figura 4(3)] pelas suas extremidades superior e inferior. Especifica-se, além disso, a luva deslizante [Figura 4(7)].

[0019] A Figura 5a representa um corte longitudinal da manga convencional, e a Figura 5b representa um corte longitudinal da nova manga de circulação de fluidos para poços de petróleo, que é o motivo da presente invenção, em que pode ser evidenciado o novo projeto das suas partes como o diâmetro maior [Figura 5b(24)] em relação ao anterior [Figura 5a (30)], garantindo dessa forma uma maior resistência à tração e compressão para tarefas próprias do processo de completação, que é o momento em que os ditos elementos são expostos a esforços extremos; por exemplo, quando a manga fica obstruída, o momento de recuperar a mesma para a superfície. São evidentes, além disso, as principais diferenças entre a luva de fechamento anterior [Figura 5a (28)], que tem lacres vulcanizados e a nova [Figura 5b (7)] que não dispõe mais de lacres vulcanizados no corpo da luva; isso elimina a possibilidade existente no projeto do estado da técnica de que os lacres sejam quebrados pelo passo dos fluidos a alta pressão.

[0020] A Figura 6a representa a luva deslizante convencional que dispõe de lacres vulcanizados no corpo e a Figura 6b representa a luva deslizante reprojetada que forma parte da nova manga de circulação; essa luva não dispõe de lacres vulcanizados, o que faz com que seja reutilizável de modo permanente e, consequentemente, incrementa o tempo de vida útil do equipamento.

5. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO:

[0021] As mangas de circulação [Figura 1(4)] controlam o fluxo de um fluido tanto em produção como em provas de poço. Essas mangas são enroscadas pelas partes superior e inferior das mesmas na tubulação de produção [Figura 4(3)] e podem alojar bombas hidráulicas tipo jateamento para levantamento artificial e uma luva deslizante [Figura 2(7)] que abre ou fecha as janelas da manga de circulação [Figura 2(12)] para permitir ou bloquear o passo do fluido de produção a partir da tubulação em direção ao espaço anular ou vice-versa; o número de mangas que são instaladas na completação do poço dependerá do número de formações produtoras.

[0022] Na Figura 2, é apresentada uma vista em corte axial longitudinal do conjunto manga de circulação [Figura 1(4)] e uma luva deslizante em posição invertida [Figura 2(7)]. A manga de circulação é formada por uma carcaça cilíndrica tubular de projeto apropriado para a posição invertida da luva [Figura 2(8)], cujas extremidades são enroscadas no conector superior [Figura 2(10)] e no conector inferior [Figura 2(11)], e usa um anel "O-ring" [Figura 2(9)] para a vedação entre essas conexões; os conectores superior [Figura 2(10)] e inferior [Figura 2(11)], por sua vez, são enroscados na tubulação de produção [Figura 1(3)]. A carcaça cilíndrica tubular [Figura 2(8)] apresenta na parede periférica da mesma, uma série de orifícios ou janelas [Figura 2(12)]. Na parede interna da carcaça, na parte inferior da mesma, existe uma superfície polida em que é alojada a luva deslizante [Figura 2(7)]. Na parte superior da carcaça, próximo das janelas periféricas de circulação existe um espaço em que é alojado o kit de lacres [Figura 2(21)], seguido pela luva de retenção de lacres [Figura 2(14)] que dispõe, na parede interna da mesma, duas ranhuras anulares que servem de alojamentos de segurança [Figura 3(13a)] e [Figura 3(13b)] separadas axialmente, em que os pregos de engate circunferenciais são travados [Figura 3(15)] de acordo com a posição da luva deslizante [Figura 2(7)].

[0023] Na Figura 2a, é apresentada uma vista em corte axial longitudinal da manga de circulação com a luva deslizante em posição aberta (para baixo); nesta figura, o fluido pode se comunicar pelas janelas periféricas de circulação da luva deslizante [Figura 2a(7)] e atravessar pelas janelas periféricas de circulação da carcaça da manga [Figura 2a(12)] em direção ao espaço anular [Figura 1(2)]; nessa posição é observado que os pregos de engate circunferenciais [Figura 3(15)] são travados no alojamento de segurança [Figura 2a(13b)].

[0024] Na Figura 2b, é apresentada uma vista em corte axial longitudinal da manga de circulação com a luva deslizante [Figura 2b(7)] em posição fechada (para cima); nessa figura, as janelas periféricas de circulação [Figura 2b(12)] não se comunicam com as janelas periféricas da carcaça, portanto, o fluido não pode se comunicar com o espaço anular da tubulação de revestimento; nessa posição é observado que os pregos de engate circunferenciais [Figura 3(15)] da luva deslizante [Figura 2b(7)] são travados no alojamento de segurança [Figura 2b(13a)].

[0025] Na Figura 3, é representada uma vista em corte do desenvolvimento dos componentes interiores da manga de circulação da presente invenção, na qual pode ser apreciado, abaixo, o conjunto de lacres [Figura 3(21)], que são alojados no interior da carcaça cilíndrica tubular [Figura 2(8)]. Na parte superior é observada a luva de retenção de lacres [Figura 3(14)] que é um elemento cilíndrico metálico que serve para fixar o conjunto de lacres [Figura 3(21)] dentro da carcaça cilíndrica tubular [Figura 2(8)]; na parte interna da mesma dispõe dos alojamentos de segurança [Figura 3(13a)] e [Figura 3(13b)] para alojar os pregos de engate circunferenciais [Figura 3(15)] da luva deslizante [Figura 3(7)]; a luva de retenção de lacres [Figura 3(14)] é mantida fixa através do conector inferior [Figura 2(11)] da manga de circulação. Por fim, entre o conjunto de lacres e a luva de retenção de lacres, é observada a luva deslizante [Figura 3(7)] cuja parte superior tem os pregos de engate circunferenciais [Figura 3(15)] que agem como um cadeado quando introduzidos nos alojamentos de segurança [Figura 3(13a)] e [Figura 3(13b)]. Esses alojamentos de segurança são posicionados na parte interna da luva de retenção de lacres [Figura 3(14)]. A luva deslizante [Figura 2(7)], com o movimento axial da mesma para baixo ou para cima, permite abrir e fechar, respectivamente, o passo do fluido através das janelas periféricas de circulação [Figura 2(12)] da carcaça cilíndrica tubular [Figura 2(8)]. Na parte inferior da luva deslizante [Figura 3(7)] existem dois canais tangenciais que alojam dois anéis vedantes de estanquidade [Figura 3(23)] que vedam a carcaça cilíndrica tubular [Figura 2(8)].

[0026] Com esse novo projeto da manga de circulação de fluidos no fundo de poços de petróleo da invenção, é evitado o risco de que seja fechada a manga no momento em que a bomba de jateamento é introduzida na mesma.

[0027] A luva deslizante [Figura 2(7)] da manga de circulação [Figura 1(4)] é acionada por impacto, pelo que é preciso deslocar pela parte interior da tubulação de produção a ferramenta de deslocamento a partir da superfície, com a ajuda de um cabo de aço; essa ferramenta é introduzida na manga de circulação e, após o engate, é dado um batimento para cima para fechar e para baixo para abrir a manga de circulação.

[0028] Como resultado da presente invenção, são obtidas vantagens importantes a respeito do estado atual da técnica, já que o fato de inverter o sistema de fechamento da manga fornece maior segurança nas operações de avaliação e produção dos poços com o sistema de bombeamento a jato. Além disso, quando é aumentado o diâmetro exterior da manga de circulação em todas as partes da mesma em toda a extensão da manga, assim como o reprojeto do sistema de conexões enroscadas da carcaça, pode ser garantida uma maior duração da mesma no fundo do poço.

Claims

1. Manga de circulação de fluidos no fundo de poços de petróleo, que compreendeuma carcaça cilíndrica tubular (8) com uma série de janelas periféricas de circulação,um conjunto de anéis de vedação alojados dentro do revestimento cilíndrico tubular;uma luva de retenção de vedação, em que a sua parte interna dispõe de alojamentos de segurança (13a, 13b) configurados para alojar pregos deengate (15);uma luva deslizante (7), cuja estrutura em sua extremidade superior é formada pelas garras de engate dispostas axial e circunferencialmente, que são posicionadas quando as garras de engate são fixadas a um dos alojamentos de segurança da luva de retenção de vedação;caracterizada pelo fato de que quando a luva deslizante é movida para baixo para uma posição onde as janelas de circulação periférica estão alinhadas com as lacunas entre as seções inferiores das linguetas de engate da luva deslizante, a luva deslizante abre a manga de circulação de fluido, permitindo a circulação dos fluidos de produção.

2. Manga de circulação de fluidos no fundo de poços de petróleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os pregos de engate (15) na extremidade superior da luva deslizante localizada dentro do alojamento cilíndrico tubular formam uma fechadura quando introduzidos em um dos alojamentos de segurança (13a, 13b) na superfície interna da luva de retenção de lacres (14), e se engatam.

3. Manga de circulação de fluidos no fundo de poços de petróleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a luva deslizante (7), posicionada dentro da carcaça cilíndrica tubular (8), precisa de lacres vulcanizados.

4. Manga de circulação de fluidos no fundo de poços de petróleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o diâmetro exterior (24) do corpo da manga de circulação (4) foi incrementado em 1,27 cm (500 milésimas de polegadas).