BRPI0117263B1 - aparelho para utilização num furo de poço possuindo um forro com um espaço vazado interno, método para completação de um poço possuindo uma parede interna, aparelho de instalação e cimentação de forro, e método para utilização num furo de poço. - Google Patents

Abstract

trata-se de uma coluna deinterior de poço que inclui um forro (14) e dispositivos (18) posicionados externamente com relação ao forro (14) . uma ou mais linhas de controle (20) estendem-se desde os dispositivos de forro (18) ao longo da parte externa do forro até um ou mais conectores (24) que formam pontos de conexão no interior do forro. os um ou mais conectores (24) podem incluir conectores elétricos (por exemplo, conectores de contato direto), conectores indutivos (por exemplo, dispositivos de acoplamento por indução), conectores áticos (por exemplo, conectores de fibra ática), e conectores hidráulicos. as uma ou mais linhas de controle (20) podem ser linhas elétricas, cabos de fibra ática ou linhas hidráulicas. a coluna de interior de poço pode igualmente ser utilizada com um protetor de cimento (100) durante operações de cimentação para proporcionar proteção tanto ao interior do forro quanto aos um ou mais conectores (24) acoplados ao forro. o protetor de cimento (100) inclui uma luva (110) que isola o cimento relativamente ao interior do forro durante uma operação de cimentação de forma a tornar desnecessária a utilização de um tampão de borracha de limpeza para cimentação ("wiper plug") de forro. o protetor de cimento é passível de encaixe com uma ferramenta de tração que é acoplada a uma ferramenta de assentamento (150). a ferramenta de assentamento (150) é por sua vez acoplada a um tubo através do qual pode ser bombeado cimento. a pasta de cimento bombeada através do espaço vazado interno do tubo ingressa na luva (110) do protetor de cimento (100) . uma ou mais aberturas de acesso (132) são providas na luva do protetor de cimento para permitirem a comunicação da pasta de cimento para uma região de espaço anular entre a parede externa do forro e a parede interna do furo de poço.

Description

APARELHO PARA UTILIZAÇÃO NUM FURO DE POÇO POSSUINDO UM FORRO COM UM ESPAÇO VAZADO INTERNO, MÉTODO PARA COMPLETAÇÃO DE UM POÇO POSSUINDO UMA PAREDE INTERNA, APARELHO DE INSTALAÇÃO E CIMENTAÇÃO DE FORRO, E MÉTODO PARA UTILIZAÇÃO NUM FURO DE POÇO

Dividido do Processo n°PI0108849-l, depositado em 26.02.2001 ANTECEDENTES A presente invenção refere-se a comunicação com dispositivos posicionados externamente com relação a um forro num furo de poço.

Os poços de petróleo e gás podem ser completados com uma variedade de dispositivos de interior de poço para produzirem hidrocarbonetos a partir de, ou para injetarem fluidos para o interior de, formações localizadas abaixo da superfície terrestre. Foram desenvolvidos equipamentos de completação para muitos tipos de poços, incluindo poços verticais ou quase verticais, horizontais, direcionais e multilaterais. Os equipamentos típicos de completação incluem válvulas, tubagem, tampões ("packers"), e outros dispositivos de interior de poço, bem como dispositivos elétricos, óticos ou hidráulicos para monitoração das condições no interior do poço e para controle da atuação de dispositivos de interior de poço (por exemplo, abertura ou fechamento de válvulas, assentamento de tampões, e assim por diante).

Sensores e dispositivos de controle podem igualmente ser montados sobre um forro ou posicionados externamente com relação a um forro, que é tipicamente cimentado contra a parede do furo de poço. Um tipo especial de forro inclui um revestimento, que é um forro que se estende até a superfície do poço. Um forro pode igualmente ser acoplado abaixo de um revestimento para se estender adicionalmente para o interior do furo de poço ou para o interior de uma ramificação lateral de um poço multilateral. Um tipo de sensor que pode ser montado no lado externo de um revestimento inclui eletrodos de resistividade, que são utilizados para monitoração da resistividade de uma jazida numa formação circundante. Com base nas informações de resistividade, podem ser determinadas diversas características da formação.

Uma técnica convencional de comunicação com os sensores montados no lado de fora do revestimento inclui a instalação de uma linha de controle fora do revestimento até a superfície do poço. Entretanto, a instalação de uma ou mais linhas de controle na camada de cimento cria uma via de percurso potencial para vazamentos até a superfície do poço, o que é indesejável. Adicionalmente, para forros que não se estendem até a superfície do poço, a utilização desta técnica poderá não se encontrar disponível. Uma outra desvantagem de instalar uma linha de controle do lado de fora do revestimento reside no fato de que a linha de controle poderá precisar passar por equipamentos de cabeça de poço numa localização relativamente inconveniente.

Existe portanto uma necessidade de um mecanismo que proporcione comunicação com sensores ou dispositivos de controle de interior de poço que se encontram posicionados externamente relativamente a forros num furo de poço.

SUMARIO

De uma forma geral, de acordo com uma configuração, um aparelho para utilização num poço possuindo uma superfície de poço e um furo de poço forrado com um forro inclui um ou mais dispositivos posicionados externamente com relação ao forro e uma ou mais linhas de controle ligadas aos dispositivos e estendendo-se do lado de fora do forro. Um ou mais conectores são ligados às linhas de controle e proporcionam um ou mais pontos de conexão acessíveis a partir do interior do forro abaixo da superfície do poço.

Outras configurações e características irão tornar-se aparentes do relatório descritivo que se encontra a seguir, dos desenhos, e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 ilustra uma configuração de uma coluna de forro num furo de poço, a coluna de forro incluindo um forro, dispositivos posicionados externamente ao forro, uma linha de controle ligada aos dispositivos, e um conector ligado à linha de controle. A Fig. 2A ilustra uma configuração de uma coluna de completação para utilização com a coluna de forro da Fig. 1, a coluna de completação incluindo um conector adaptado para ser encaixado com o conector da coluna de forro.

As Figs. 2B - 2D ilustra outras configurações de colunas de forro e colunas de completação. A Fig. 3 ilustra uma configuração de uma coluna passível de cooperação com a coluna de forro da Fig. 1 para realização de operações de cimentação de acordo com uma configuração.

As Figs. 4A - 41 ilustram uma seqüência de operações envolvendo a coluna da Fig. 3, a coluna de forro da Fig. 1, e uma coluna de completação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na descrição que se encontra a seguir são apresentados numerosos detalhes destinados a proporcionarem uma compreensão da presente invenção. Entretanto, deverá ser entendido por aqueles que são versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem estes detalhes e que poderão ser possíveis numerosas variações ou modificações das configurações descritas.

Conforme é aqui utilizado, o termo "forro" refere-se a qualquer estrutura utilizada para forrar a parede de qualquer seção de um furo de poço, seja no furo principal ou numa ramificação lateral. Desta forma, o termo "forro" pode ser referente seja a um forro, seja a um revestimento, que se estende até a superfície do poço.

Conforme são aqui utilizados, os termos e expressões "em cima" e "embaixo"; "superior" e "inferior"; "no sentido ascendente" e "no sentido descendente"; e outros termos e expressões similares indicando posições relativas acima ou abaixo de um determinado ponto ou elemento são utilizados nesta descrição com o objetivo de proporcionarem uma descrição mais clara de algumas configurações da invenção. Entretanto, quando aplicados a equipamentos e métodos para utilização em poços direcionais ou horizontais, esses termos ou expressões poderão ser referentes a uma relação da esquerda para a direita, da direita para a esquerda, ou outra relação conforme possa ser apropriada. Além disso, quando utilizados numa seção horizontal de um furo de poço, os termos e expressões "abaixo" e "mais profundo" fazem referência a uma direção do furo de poço e é mais distai relativamente à superfície do furo de poço. O pedido de patente n°PI0108849-l, depositado em 26.02.2001, já concedido, contempla a configuração a seguir.

Fazendo referência à Fig. 1, encontra-se ilustrada na mesma uma coluna de forro de acordo com uma configuração num furo de poço 10. Um segmento superior do furo de poço 10 encontra-se forrado com revestimento 12. A coluna de forro inclui um forro 14 que forra um segmento inferior do furo de poço 10, com o forro 14 acoplado abaixo de um suspensor 16 de forro encaixado com a parede interna do revestimento 12. Um ou mais dispositivos de controle e/ou monitoração 18 podem ser posicionados externamente à parede externa do forro 14. Numa disposição, os dispositivos de controle e/ou monitoração podem ser montados ou acoplados à parede externa do forro 14. Numa outra disposição, os dispositivos de controle e/ou monitoração podem ser posicionados externamente com relação ao forro 14 mas não se encontrando em contato com a parede externa do forro.

Esses dispositivos de controle e/ou monitoração podem incluir sensores (tais como manômetros de pressão e temperatura, eletrodos de resistividade, e assim por diante) para monitoração de características do furo de poço ou da formação, e elementos de controle (tais como microcontroladores, microprocessadores, ou outros circuitos eletrônicos) para realização de diversas operações de controle, tais como abertura de válvulas, ativação ou desativação de sensores, e assim por diante. De uma forma mais geral, esses dispositivos de controle e/ou monitoração podem ser referidos como "dispositivos de forro", que são dispositivos de interior de poço posicionados ou montados do lado de fora de um forro. Os dispositivos de forro podem ser elétricos, hidráulicos, óticos, ou consistirem noutros tipos de dispositivos. Um exemplo de um dispositivo de forro inclui um arranjo de eletrodos de resistividade que são utilizados para criação de uma imagem resistiva da jazida da formação circundante para previsão de chegada de água durante a produção. Numa configuração diferente, os dispositivos de forro podem ser posicionados do lado de fora do revestimento 12 ao invés do forro 14.

De acordo com algumas configurações, uma linha de controle 20 (ou uma pluralidade de linhas de controle) é(são) ligada(s) aos dispositivos de forro 18. Conforme se encontra ilustrado, a linha de controle 20 estende-se abaixo dos dispositivos de forro 18 numa maior profundidade (ou numa direção mais distai) para o interior do furo de poço até a extremidade inferior do forro 14. A linha de controle 20 estende-se ao longo da parte externa do forro 14 e pode ser presa ao forro com protetores (habitualmente em cada junção). Na extremidade inferior, uma sapata de forro especial 22 é acoplada ao forro 14, com a linha de controle 20 estendendo-se através da sapata 22. A sapata 22 pode ser acoplada a (ou disposta na proximidade de) um tubo curto de conexão que inclui um conector 24 (ou uma pluralidade de conectores) ligado(s) à linha de controle 20. A combinação do tubo curto de conexão e conector 24 constitui um exemplo de um conjunto de conector de comunicação. 0 conjunto de conector é acessível a partir do interior do forro 14. O conector 24 pode ser um conector elétrico (por exemplo, um conector de contato direto), um dispositivo de acoplamento por indução, um conector ótico (por exemplo, um conector de fibra ótica), um conector hidráulico, ou outro conector. A linha de controle 20 pode ser uma linha elétrica, um cabo de fibra ótica, uma linha hidráulica, ou outra linha de controle. A linha de controle 20 é adaptada para transportar tanto sinais de telemetria quanto de alimentação de energia.

Numa outra disposição, o conector não precisa ser posicionado na, ou na proximidade da, extremidade inferior do forro 14 mas poderá ser posicionado numa outra localização ao longo do forro. Entretanto, nessas outras disposições, o conector encontra-se ainda posicionado a uma profundidade abaixo da superfície do poço de tal forma que a linha de controle que liga os dispositivos de forro ao conector não possa comprometer a vedação proporcionada pela camada de cimento que circunda o forro. Assim, um benefício proporcionado por qualquer disposição em que o conector 24 fica posicionado abaixo da superfície do poço reside no fato de ser tornado disponível um mecanismo de conexão com os dispositivos de forro sem necessidade de instalação de uma linha de controle na camada de cimento estendendo-se na totalidade do percurso até a superfície do poço, o que poderá criar uma via de percurso de vazamentos indesejável. Além disso, é desta forma evitada a necessidade de instalação de uma linha de controle passando através do suspensor de forro 16. Além disso, na disposição da Fig. 1, um outro benefício obtido pelo posicionamento do conector 24 na, ou próximo da, extremidade inferior do forro 14, consiste no fato de ser evitada a criação de uma obstrução no espaço vazado interno do forro 14 quando outras colunas de ferramentas são descidas para o interior do poço. Nas disposições discutidas, o conector 24 é posicionado de forma a poder encaixar-se com um conector correspondente ou outro componente descido para o interior do espaço vazado interno do forro 14.

Para instalação da coluna de forro ilustrada na Fig. 1 após o revestimento 12 ter sido instalado no furo de poço 10, a coluna de forro (incluindo o forro 14, o suspensor de forro 16, a sapata 22, o conector 24, a linha de controle 20, e dispositivos de forro 18)é descida para o interior do furo de poço até a profundidade desejada. Após ser encontrar posicionado na profundidade desejada, o forro 14 é cimentado no lugar. 0 cimento é bombeado (na forma de pasta) para o interior do espaço vazado interno do forro 14 e através da sapata 22 na extremidade inferior para introdução da pasta de cimento na região de espaço anular entre o lado externo do forro e a parede interna do furo de poço 10. A pasta de cimento introduzida flui no sentido ascendente no interior da região de espaço anular para formar a camada de cimento. A pasta de cimento é igualmente feita fluir para o interior de uma região 31 onde o forro 14 e o revestimento 12 se encontram dispostos em sobreposição mútua. Devido à ausência de uma linha de controle disposta entre o forro 14 e o revestimento 12, o cimento na região 31 entre o forro 14 e o revestimento 12 proporciona uma boa vedação para impedir o vazamento de fluidos do furo de poço através do espaço anular entre a parede externa do forro 14 e a parede interna do revestimento 12.

Fazendo referência à Fig. 2A, uma coluna de completação é descida para o interior do furo de poço 10 após a coluna de forro ter sido instalada. Numa configuração exemplar, a coluna de completação inclui uma tubagem 30, por exemplo uma tubagem de produção, uma tubagem de injeção, ou algum outro tipo de tubo. Um conector 32 (ou uma pluralidade de conectores) pode(m) ser montado(s) na extremidade inferior da tubagem 30. O conector 32 é adaptado para conexão com o conector 24 incluído no tubo curto de conexão da coluna de forro. O conector 32 pode ser um conector elétrico, de indução, ótico, hidráulico, ou outro conector. O conector de tubagem 32 é por sua vez ligado a uma linha de controle 34 (ou uma pluralidade de linhas de controle) que pode(m) ser elétrica(s), ótica(s), hidráulica(s), ou outro tipo de linha(s) de controle. A linha de controle 34 passa ao longo da parte externa da tubagem 30 até a superfície do poço. Numa disposição, a linha de controle 34 pode ser fixada à tubagem 30 com protetores (habitualmente em cada junção). Na superfície do poço, a linha de controle 32 estende-se através de um suspensor de tubagem 38 até um módulo de controle 36 de superfície. O módulo de controle 36 de superfície pode consistir numa fonte de alimentação de energia e um computador para linhas de controle elétricas, um sensor ótico para linhas de controle de fibra ótica, um console hidráulico para uma linha de controle hidráulica 24, um outro tipo de módulo, ou uma combinação das diferentes consoles.

Podem ser utilizados mecanismos centralizadores para orientação do conector 32 relativamente ao conector de forro 24 para auxiliarem o encaixe dos conectores. Se uma pluralidade de conectores forem dispostos em paralelo, um perfil de orientação pode ser colocado sobre o forro 14 acima dos conectores de forro 24 de tal forma que um pino localizado sobre a tubagem possa orientar a coluna de produção e posicionar os seus conectores 32 para se alinharem com os conectores de forro 24.

As Figs. 2B - 2D ilustram diferentes disposições da coluna de forro e da coluna de completação. No exemplo da Fig. 2B, uma linha de controle 20B estende-se do lado de fora do forro 14 até a extremidade superior do forro. Na extremidade superior, a linha de controle 20B alcança um tubo curto de conexão 24B. 0 conector 24B é acoplado ao forro 14B e pode ser encaixado com o conector 32B da tubagem 30B.

Fazendo referência à Fig. 2C, numa outra disposição ainda, a linha de controle 20C estende-se a partir dos dispositivos 18. No exemplo ilustrado, a linha de controle 20C estende-se através de uma abertura 21C no forro 14C. A linha de controle 20C é então ligada a um tubo de conexão 23C no interior do forro 14C. Numa outra disposição, a linha de controle 20C pode estender-se acima dos dispositivos 18 ao invés de se estender abaixo dos dispositivos.

Fazendo referência à Fig. 2D, uma outra disposição tem uma linha de controle 20D estendendo-se para uma abertura 21D no forro 14D. A linha de controle 20D é provida através da abertura 21D para um conector de espaço anular 24D no interior do forro 14D. A tubagem 30D é acoplada a um conector de espaço anular 32D que é capaz de / realizar um encaixe com o conector 24D.

Outras disposições são também possíveis. Por exemplo, o conector na Fig. 2D pode ser colocado sobre um lado do forro.

De acordo com uma configuração da invenção do presente pedido divisional, um protetor de cimento pode ser utilizado para proporcionar proteção à parede interna do forro 14 durante operações de cimentação. Após a coluna de forro ser descida até uma profundidade desejada, o forro 14 precisa ser cimentado contra a parede do furo de poço. Convencionalmente, na execução de uma operação de cimentação, uma pasta de cimento poderá ser feita fluir no interior do forro 14. Para remover o cimento do espaço vazado interno do forro 14 após a operação de cimentação ter sido completada, poderá ser utilizado um tampão de borracha para limpeza de cimentação ("wiper plug") para limpar e retirar o cimento. A presença do conector de forro 24 poderá ser incompatível com a utilização de cimento ou de um tampão de borracha para limpeza de cimentação. O cimento no interior do espaço vazado interno ou a utilização subseqüente do tampão de borracha para limpeza de cimentação poderão igualmente danificar o conector 24. O protetor de cimento de acordo com algumas configurações poderá ser utilizado para isolar o cimento relativamente à parede interna do forro 14 e ao conector 24 durante uma operação de cimentação. Isto reduz a probabilidade de danos no conector 24 e na parede interna do forro durante a operação de cimentação.

Evitando-se poluir o interior do forro com cimento, poderá ser evitada a utilização de um tampão de borracha para limpeza de cimentação, o que poderá reduzir o número de manobras necessárias para realização de uma operação de cimentação para um número tão reduzido quanto uma única manobra. É proporcionada uma operação segura devido ao fato de o protetor de cimento poder ser recuperado para a superfície do poço antes da cura do cimento. Numa disposição alternativa, o protetor de cimento poderá ser uma cobertura que isola o cimento relativamente ao conector 24 mas não necessariamente relativamente ao forro 14.

Fazendo referência à Fig. 3, encontra-se ilustrada na mesma uma coluna de ferramentas que inclui um protetor de cimento 100 de acordo com uma configuração. A coluna de forro ilustrada na Fig. 1, incluindo o revestimento 12, o suspensor de forro 16, o forro 14, o(s) conector(es) 24, a sapata de forro 22, a(s) linha(s) de controle 20, e dispositivos de forro 18, encontra-se igualmente ilustrada na Fig. 3. O protetor de cimento 100 é posicionado acima de um tubo curto de conexão 102 que inclui o(s) conector(es) 24. O tubo curto de conexão 102 fica localizado acima da sapata de forro 22, que inclui uma válvula de retenção 106 que é empurrada por uma mola 108 para uma posição ascendente e vedada contra um elemento de sede 109. Para propósitos de redundância poderão ser utilizadas uma pluralidade de válvulas de retenção. Durante operações de cimentação, uma pasta de cimento aplicada sob pressão empurra a válvula de retenção 106 afastando a mesma do elemento de sede 109 para permitir que a pasta de cimento flua através de aberturas 107 para o interior de uma região de espaço anular 105 entre o lado de fora do forro 14 e a parede interna do furo de poço 10. O protetor de cimento 100 inclui uma luva 110 com um espaço vazado interno 111. O fundo do protetor de cimento 100 proporciona uma cobertura ou tampa que define uma câmara 112 que pode ser preenchida com um fluido limpo tal como uma graxa ou um óleo dielétrico para proteção do(s) conector(es) 24 contra poluição causada por cimento ou detritos.

Uma ou mais aberturas de acesso 132 são providas na extremidade inferior da luva 110 do protetor de cimento para permitirem o fluxo de saída de pasta de cimento do espaço vazado interno 111 da luva 110 do protetor de cimento. Um ou mais correspondentes condutos 134 são providos no tubo curto de conexão 134. A(s) uma ou mais via(s) de percurso de fluxo de fluido provida(s) pela(s) uma ou mais abertura(s) de acesso 132 e pelo(s) um ou mais conduto(s) 134 permite(m) a comunicação de pasta de cimento para a sapata 22. Em torno da(s) uma ou mais abertura(s) de acesso 132 e conduto(s) 134 podem ser providas vedações 104 para impedirem a comunicação de pasta de cimento com qualquer parte do espaço vazado interno do forro 14. O protetor de cimento 100 também inclui um dispositivo de bloqueio que inclui pinos de bloqueio 114 e uma luva de bloqueio 116. O dispositivo de bloqueio encaixa de forma passível de desprendimento o protetor de cimento 100 com o forro 14. Os pinos de bloqueio 114 são posicionados em correspondentes janelas na luva 110 do protetor de cimento. Um mecanismo de cisalhamento (não exibido) pode ser utilizado para fixar a luva de bloqueio 116 no lugar até que uma força suficiente seja aplicada para deslocar a luva de bloqueio 116 no sentido ascendente e desprender os pinos de bloqueio 114. Esta translação abre um orifício de derivação (não exibido) recortado na luva 110 do protetor, de tal forma que qualquer diferencial de pressão pode ser equalizado anteriormente à remoção do protetor de cimento 100. Na posição ilustrada da Fig. 3, os pinos de bloqueio 114 são mantidos em posição pela luva de bloqueio 116 no interior de uma ranhura 118 formada na parede interna do forro 14.

Um rebaixo 120 é provido na luva de bloqueio 116. O rebaixo 120 é adaptado para encaixe de uma ferramenta de tração 130 de tal forma que o protetor de cimento 100 possa ser recuperado do furo de poço após a operação de cimentação ter sido completada. O protetor de cimento 100 inclui igualmente um espaço vazado de vedação 122 que permite que a ferramenta de tração 130 encaixe de forma passível de formação de vedação o espaço vazado interno da luva 110 do protetor de cimento. A ferramenta de tração 130 inclui elementos destinados a se encaixarem com correspondentes elementos do protetor de cimento 100 de tal forma que um movimento ascendente da ferramenta de tração 130 puxa o protetor de cimento 100 no sentido ascendente. A extremidade inferior da ferramenta de tração 130 inclui uma sede 146 para uma esfera que pode ser deixada cair desde a superfície do poço. Adicionalmente, um ou mais condutos 148 angulares são providos no alojamento 131 da ferramenta de tração 130 para permitirem a comunicação entre o interior da ferramenta de tração 130 e o exterior quando a esfera se encontrar posicionada na sede 146. Uma ranhura é igualmente formada no alojamento 131 da ferramenta de tração para portar uma vedação 144, que poderá ser um anel tórico (o-ring) ou um conjunto de vedação de guarnição em V, que é adaptada para encaixar o espaço vazado de vedação 122 do protetor de cimento 100.

Dedos 136 são providos no lado externo da ferramenta de tração 130. As extremidades inferiores dos dedos 136 incluem partes protuberantes 142. A combinação de cada dedo 136 e parte protuberante 142 forma um colar de aperto. Na posição ilustrada, as superfícies internas das partes protuberantes 142 ficam dispostas em topejamento contra o alojamento 131 da ferramenta de tração. As extremidades superiores 138 dos dedos 136 são encaixadas com uma mola em espiral 140. A mola em espiral 140 é contida no interior de uma câmara definida pelo alojamento 131 da ferramenta de tração.

Uma força ascendente aplicada aos dedos 136 pode deslocar os dedos 136 no sentido ascendente contra a mola 140. Quando as partes protuberantes 142 se tiverem deslocado no sentido ascendente tendo percorrido uma distância suficiente até uma seção em recesso do alojamento 131 da ferramenta de tração, as partes protuberantes 142 podem ser contraídas radialmente de fora para dentro. A possibilidade de contrair as partes protuberantes 142 permite que as partes protuberantes 142 encaixem o rebaixo 120 da luva de bloqueio 116 no protetor de cimento 100.

Como opção, o corpo 110 da ferramenta de tração pode ser equipado com chavetas com energia de mola (não exibidas). Estas chavetas podem expandir-se para o interior de fendas recortadas no topo do perfil de orientação 210. Desta forma, um torque aplicado à coluna de manobra na superfície pode ser transmitido para o forro, se isso for desejado.

Uma ferramenta de assentamento 150 encontra-se acoplada acima da ferramenta de tração 130. A ferramenta de assentamento 150 é acoplada abaixo de uma tubagem ou tubo 170 e inclui um mecanismo para prender de forma passível de desprendimento a ferramenta de assentamento 150 ao forro 14. Coletivamente, o tubo 170, a ferramenta de assentamento 150, e a ferramenta de tração 130 constituem um exemplo de uma coluna de manobra. A ferramenta de assentamento 150 é adaptada para ser liberada quando o suspensor de forro 16 é encaixado com o revestimento 12. Efetivamente, a coluna de manobra é acoplada de forma passível de desprendimento na proximidade de uma extremidade superior do forro 14 quando a coluna de forro está sendo descida. A ferramenta de assentamento 150 inclui pinos de bloqueio 152 que são encaixados através de aberturas no alojamento 162 da ferramenta de assentamento para encaixarem fendas 154 formadas num niple 156 acoplado ao suspensor de forro 16. Pode ser aplicado torque à coluna de manobra para ser transmitido ao forro se isso for necessário. Os pinos de bloqueio 152 são mantidos em posição por uma luva de bloqueio 158 na ferramenta de assentamento 150. A luva de bloqueio 158 é capaz de translação longitudinal no interior do alojamento da ferramenta de assentamento, mas é fixada em posição por um mecanismo de cisalhamento (não exibido). A ferramenta de assentamento 150 também proporciona uma sede para uma esfera que pode ser deixada cair da superfície do poço. A esfera encaixa de forma passível de formação de vedação a sede 160 de tal forma que a pressão pode ser aumentada no interior da ferramenta de assentamento 150 acima da esfera. Este acréscimo de pressão cria um diferencial de pressão através da luva de bloqueio 158, que é equipada com duas diferentes vedações 171A e 171B nos dois lados de uma câmara 159. Se for aplicada uma força suficiente pelo diferencial de pressão, o mecanismo de cisalhamento da luva de bloqueio 158 quebra-se para permitir a translação da luva de bloqueio 158 para soltar os pinos de bloqueio 152 para o interior da ranhura 157 da luva. A sede 160 de esfera propriamente dita pode ser bloqueada em posição por um mecanismo de cisalhamento (não exibido) possuindo uma resistência ao cisalhamento maior que o do mecanismo de cisalhamento da luva de bloqueio 158. Quando é aplicada uma força suficiente para cisalhar o mecanismo de cisalhamento da sede 160 de esfera, a sede 160 de esfera pode ser deslocada no sentido descendente até se chocar com um ressalto interno 163 do alojamento 131 da ferramenta de tração. Neste ponto, a força aplicada contra a esfera pode empurrar o anel superior 161 da sede 160 de esfera para o lado de fora de tal forma que a esfera 200 pode passar através da sede 160 de esfera. Em seguida a esfera 200 cai para o interior da ferramenta de tração 130 e assenta-se na sede 146, empurrada pelo diferencial de pressão. Numa outra configuração, as duas sedes 161 e 146 podem ser combinadas. A sede 146 nesta outra configuração pode ser recortada numa luva deslizante bloqueada no lugar por um mecanismo de cisalhamento. A translação desta luva pode abrir os condutos 148.

As Figs. 4A - 41 ilustram uma seqüência de operações incluindo a instalação da coluna de forro da Fig. 1, uma operação de cimentação, e a instalação de uma coluna de completação no interior da coluna de forro após a operação de cimentação.

Na Fig. 4A, a coluna de forro da Fig. 1 (incluindo o forro, o suspensor de forro, os dispositivos de forro, a linha de controle e o conector) juntamente com a coluna de ferramentas da Fig. 3, são descidas em conjunto para o interior do furo de poço 10. Conforme se encontra ilustrado, a ferramenta de assentamento 150 é acoplada pelos pinos de bloqueio 152 ao niple 156 acoplado ao suspensor de forro 16. Quando o suspensor de forro 16 tiver sido assentado contra a parede interna do revestimento 12, uma esfera 200 pode ser deixada cair para encaixar de forma passível de formação de vedação uma sede 160 na ferramenta de assentamento 150, conforme se encontra ilustrado na Fig. 4B. Uma pressão elevada aplicada no interior do tubo 170 acoplado à ferramenta de assentamento 150 cria um diferencial de pressão através da luva de bloqueio 158. Se for criado um diferencial de pressão suficiente, a força aplicada à luva de bloqueio 158 causa a quebra do mecanismo de cisalhamento e um movimento ascendente da luva de bloqueio 158. Uma ranhura 157 da luva de bloqueio 158 permite que os pinos de bloqueio 152 caiam afastando-se do recesso 154 do niple 156 quando a luva de bloqueio 158 se tiver deslocado no sentido ascendente e tiver percorrido uma distância suficiente. Isto faz a ferramenta de assentamento 150 desencaixar-se do niple 156, conforme se encontra ilustrado na Fig. 4B.

Quando os pinos de bloqueio 152 são desencaixados, um acréscimo adicional no diferencial de pressão através da esfera 200 assentada na sede 160 pode cisalhar o mecanismo de cisalhamento que acopla a sede 160 de esfera à ferramenta de assentamento 150. A sede 160 de esfera realiza então uma translação no sentido descendente indo chocar-se contra o ressalto 163 do alojamento 131 da ferramenta de tração. Neste ponto, a força aplicada contra a esfera 200 pode empurrar o anel superior 161 da sede 160 de esfera para o lado de fora de tal forma que a esfera 200 é capaz de passar através da sede de esfera. A esfera 200 cai para o interior da ferramenta de tração 130 para assentar-se na sede 146 da ferramenta de tração, conforme se encontra ilustrado na Fig. 4C. A coluna de manobra incluindo o tubo 170, a ferramenta de assentamento 150, e a ferramenta de tração 130 é então descida para encaixar a ferramenta de tração 130 no interior do protetor de cimento 100. Se os dispositivos de forro estiverem posicionados fora do revestimento 12 ao invés do forro 14, a ferramenta de assentamento 150 poderá ser omitida.

Conforme se encontra ilustrado na Fig. 4D, quando a ferramenta de tração 130 é descida para o interior da luva 110 do protetor de cimento, os dedos 136 são empurrados no sentido ascendente e contraídos radialmente por topejamento contra a extremidade superior da luva 110 do protetor de cimento. Quando a ferramenta de tração 130 é empurrada adicionalmente para o interior da luva 110 do protetor de cimento, as vedações 144 portadas pela ferramenta de tração 130 são encaixadas de forma passível de formação de vedação do espaço vazado de vedação 122 da luva 110 do protetor de cimento, conforme se encontra ilustrado na Fig. 4E. Além disso, as partes protuberantes 142 dos dedos 136 são encaixadas no rebaixo 120 da luva de bloqueio 116.

Na manobra de descida, a coluna de manobra é acoplada de forma passível de desprendimento a uma extremidade superior da coluna de forro para evitar que duas estruturas tubulares geralmente concêntricas (o forro 14 e o tubo 170) percorram juntas uma grande distância, o que pode aumentar significativamente o peso do conjunto de descida. Ao invés disso, de acordo com algumas configurações, a coluna de manobra é deslocada no sentido descendente a partir da extremidade superior da coluna de forro para a extremidade inferior para encaixar o protetor de cimento 100 após o suspensor de forro 16 se encontrar assentado.

Mais geralmente, a coluna de manobra pode ser substituída por qualquer tipo de ferramenta de manobra de descida, e o protetor de cimento 100 pode ser substituído por qualquer tipo de elemento de acolhimento de manobra de descida. O conceito geral é que a ferramenta de manobra de descida desce um forro ou alguma outra estrutura de interior de poço para o interior do furo de poço, sendo em seguida liberada a ferramenta de manobra de descida. Em seguida, a ferramenta de manobra de descida é descida para o interior do furo de poço até ser recebida pelo elemento de acolhimento de manobra de descida ou ser acoplada ao forro 14.

Quando a ferramenta de tração 130 se encontra encaixada na luva 110 do protetor de cimento, é provida comunicação fluida entre o interior da coluna de manobra 170 e o interior da luva 110 do protetor de cimento através dos condutos angulares 148. Conforme se encontra adicionalmente ilustrado na Fig. 4E, é iniciada a operação de cimentação, na qual uma pasta de cimento 202 é bombeada através dos condutos angulares 148 da ferramenta de tração 130 para o interior do espaço vazado interno da luva 110 do protetor de cimento. A pasta de cimento é bombeada pelo movimento descendente de um tampão de cimento 203 (não ilustrado na Fig. 4E porém ilustrado na Fig. 4F). Uma pressão elevada é aplicada acima do tampão 203 para suprir o movimento descendente. A pasta de cimento flui através das aberturas de acesso 132 do protetor de cimento 100 e dos condutos 134 do tubo curto de conexão 102 para o interior da sapata de forro 22 através da válvula de retenção 106. A pasta de cimento prossegue através das aberturas 107 das sapatas de forro para o interior da região de espaço anular 105 entre a parede externa do forro 14 e a parede interna do furo de poço 10. Conforme se encontra ilustrado na Fig. 4F, a pasta de cimento prossegue subindo por uma região espaço anular 174 entre o lado de fora do forro 14 e o interior do revestimento 12. A operação de cimentação pode ser interrompida quando o tampão 203 contatar a esfera 200. O cimento entre o lado de fora do forro 14 e o interior do revestimento 12 proporciona uma vedação relativamente boa para impedir vazamento de fluidos do furo de poço em subida pela região de espaço anular entre o forro e o revestimento.

Após a operação de cimentação ter sido completada, a coluna de manobra pode ser içada para fora do furo de poço 10. Conforme se encontra ilustrado na Fig. 4G, um deslocamento ascendente da coluna de manobra faz as partes protuberantes 142 dos dedos 136 exercerem uma tração ascendente sobre a luva de bloqueio 116 do protetor de cimento. Um movimento ascendente da luva de bloqueio 116 permite soltar os pinos de bloqueio 114 soltando dessa forma o protetor de cimento 100 do forro 14. Neste ponto, a coluna de manobra e o protetor de cimento 100 podem ser içados e retirados do furo de poço, conforme se encontra ilustrado na Fig. 4H. O protetor de cimento 100 pode ser facilmente recuperado anteriormente à cura do cimento. Quando o protetor de cimento 100 é recuperado, o cimento permanece no interior da luva 110 do protetor de cimento, com a parede interna do forro 14 permanecendo substancialmente livre de cimento. Observa-se que algum vazamento de cimento deverá fluir para o interior do espaço vazado interno do forro 14. Entretanto, a quantidade de um tal vazamento poderá ser suficientemente pequena para não ser necessária uma operação de limpeza subseqüente. 0 pedido de patente n°PI0108849-l, depositado em 26.02.2001, já concedido, contempla ainda a configuração a seguir Conforme se encontra adicionalmente ilustrado na Fig. 4H, um perfil de orientação 210 é provido na parede interna do forro 14 para permitir o alinhamento de conector(es) da coluna de completação com o(s) conector(es) do forro 14. Em seguida, conforme se encontra ilustrado na Fig. 41, a coluna de completação, incluindo um dispositivo de controle de fluxo 212 (numa configuração exemplar) e um tubo curto de conexão 214, pode ser descida para o interior do furo de poço. Um tubo curto de conexão 214 é orientado pelo perfil de orientação 210 para alinhar o(s) conector(es) 32 com o(s) conector(es) 24 do forro.

De acordo com algumas configurações, foram descritos componentes de interior de poço que permitem conectar dispositivos posicionados do lado de fora de um forro com componentes situados no interior do forro. Isto pode ser realizado mediante a instalação de uma ou mais linhas de controle desde os dispositivos de forro até um ou mais conectores que proporcionam pontos de conexão no interior do forro abaixo da superfície do poço. 0(s) um ou mais conector(es) pode(m) incluir conectores elétricos (por exemplo, conectores de contato direto), conectores de indução (por exemplo, dispositivos de acoplamento por indução), conectores óticos (por exemplo, conectores de fibra ótica), conectores hidráulicos, ou outros conectores. A(s) uma ou mais linha(s) de controle pode(m) ser linha(s) elétrica(s), linha(s) de fibra ótica, linha(s) hidráulica(s), ou outras linhas de controle.

De acordo com uma configuração da invenção do presente pedido divisional adicionais, um protetor de cimento pode ser utilizado durante operações de cimentação para proteger tanto o interior do forro quanto o(s) um ou mais conector(es) acoplado(s) ao forro. O protetor de cimento inclui uma luva que isola o cimento relativamente ao interior do forro durante uma operação de cimentação. O protetor de cimento é passível de encaixe numa ferramenta de tração que é acoplada a uma ferramenta de manobra. A ferramenta de manobra é por sua vez acoplada a um tubo através do qual pode ser bombeada uma pasta de cimento. A pasta de cimento bombeada através do espaço vazado interno do tubo ingressa na luva do protetor de cimento. Uma ou mais aberturas de acesso são providas no protetor de cimento para permitirem a comunicação da pasta de cimento para uma região de espaço anular entre a parede externa do forro e a parede interna do furo de poço.

Muito embora a invenção tenha sido descrita relativamente a um número limitado de configurações, aqueles que são versados na técnica poderão apreciar numerosas modificações e variações das mesmas. É pretendido que as reivindicações em anexo abranjam todas as modificações e variações que possam situar-se no âmbito do verdadeiro espírito e escopo da invenção. Por exemplo, ao invés de serem utilizados conjuntos de pinos de bloqueio nos mecanismos de acoplamento descritos, poderão ser utilizados outros mecanismos de acoplamento passível de desprendimento, tais como aqueles que incluem colares de aperto. Além disso, ao invés de ser utilizada uma esfera deixada cair da superfície do poço para criar uma isolação para geração de uma pressão elevada, poderá alternativamente ser utilizada uma válvula (por exemplo, uma válvula de esfera).

Claims (24)

1. APARELHO PARA UTILIZAÇÃO NUM FURO DE POÇO POSSUINDO UM FORRO COM UM ESPAÇO VAZADO INTERNO, caracterizado pelo fato de compreender: um protetor de cimento para impedir ou reduzir a comunicação de cimento para o interior do espaço vazado interno do forro durante uma operação de cimentação, o protetor de cimento incluindo uma luva e uma ou mais aberturas de acesso; e uma coluna de manobra acoplada ao protetor de cimento, a coluna de manobra sendo adaptada para comunicar cimento através da(s) uma ou mais abertura(s) do protetor de cimento para uma região situada externamente com relação ao forro.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o protetor de cimento incluir adicionalmente um dispositivo de bloqueio para encaixar de forma passível de desprendimento o protetor de cimento com o forro.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o protetor de cimento incluir adicionalmente um perfil, em que a coluna de manobra é adaptada para encaixar o perfil para desprender o dispositivo de bloqueio para permitir a recuperação do protetor de cimento.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um tubo curto ("sub") de conexão incluindo um ou mais conectores, o protetor de cimento definindo uma câmara em comunicação com o(s) um ou mais conector(es) para isolar o cimento do(s) um ou mais conector(es).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a câmara ser preenchida com um fluido para proteger o(s) um ou mais conector (es) .

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de cada um do(s) um ou mais conector(es) incluir um conector selecionado do grupo que consiste num conector elétrico, um dispositivo de acoplamento por indução, um conector ótico, e um conector hidráulico.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a coluna de manobra incluir uma ferramenta de assentamento encaixada com o forro de forma passível de desprendimento.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o forro fazer parte de uma coluna de forro e incluir adicionalmente um suspensor de forro e um niple, a ferramenta de assentamento sendo acoplada ao niple de forma passível de desprendimento.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a coluna de manobra ser móvel longitudinalmente após o desprendimento para encaixar o protetor de cimento.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a ferramenta de assentamento incluir uma sede de esfera destinada a acolher uma esfera, a ferramenta de assentamento incluindo um espaço vazado interno e um dispositivo de bloqueio para encaixar o forro de forma passível de desprendimento, o dispositivo de bloqueio sendo adaptado para ser desprendido mediante um acréscimo de pressão no espaço vazado interno da ferramenta de assentamento após a esfera ser encaixada na sede de esfera de forma passível de formação de uma vedação.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a sede de esfera ser acoplada de forma passível de desprendimento a um alojamento da ferramenta de assentamento, em que um acréscimo adicional de pressão faz a sede de esfera ser desprendida permitindo que a esfera caia atravessando a sede de esfera.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a coluna de manobra incluir adicionalmente uma segunda sede de esfera abaixo da primeira sede de esfera, em que a segunda sede de esfera é adaptada para acolher a esfera após a esfera caiar atravessando a primeira sede de esfera.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a coluna de manobra incluir adicionalmente uma ou mais aberturas de acesso para permitir uma comunicação fluida entre o interior e o exterior da coluna de manobra após a esfera ter caido para o interior da segunda sede de esfera.

14. MÉTODO PARA COMPLETAÇÃO DE UM POÇO POSSUINDO UMA PAREDE INTERNA, caracterizado pelo fato de compreender: descida de uma coluna de forro incluindo um forro possuindo um espaço vazado interno para o interior do furo de poço; descida de um protetor de cimento e introdução do mesmo no forro; e introdução de uma pasta de cimento para o interior dc furo de poço, a pasta de cimento sendo comunicada através do protetor de cimento para um espaço anular entre o forro e a parede interna do furo de poço, em que o protetor de cimento isola a pasta de cimento do espaço vazado interno do forro.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a manobra de descida da coluna do forro e a manobra de descida do protetor de cimento serem realizadas numa mesma manobra.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a manobra de descida da coluna de forro incluir a manobra de descida da coluna de forro acoplada de forma passível de desprendimento a uma coluna de manobra.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o desprendimento da coluna de manobra e o deslocamento da coluna de manobra para encaixar o protetor de cimento.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a introdução da pasta de cimento incluir a introdução da pasta de cimento através da coluna de manobra.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a recuperação da coluna de manobra e do protetor de cimento após a operação de cimentação.

20. APARELHO DE INSTALAÇÃO E CIMENTAÇÃO DE FORRO, caracterizado pelo fato de compreender: uma ferramenta de manobra de descida acoplável de forma passível de desprendimento a uma parte superior do forro; um dispositivo de acolhimento de ferramenta de manobra de descida posicionado na proximidade de uma extremidade inferior do forro; e o dispositivo de acolhimento de ferramenta de manobra de descida sendo adaptado para acolher a ferramenta de manobra de descida.

21. Claim missing in original document.

22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o dispositivo de acolhimento de ferramenta de manobra de descida compreender uma luva protetora inferior acoplada de forma passível de desprendimento a uma extremidade inferior do forro.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um conduto de comunicação acoplado à ferramenta de manobra de descida provendo comunicação fluida desde uma superfície do poço até a ferramenta de manobra de descida.

24. MÉTODO PARA UTILIZAÇÃO NUM FURO DE POÇO, caracterizado pelo fato de compreender: descida de um forro para o interior do furo de poço utilizando uma ferramenta de manobra de descida; deslocamento da ferramenta de manobra de descida para uma extremidade de fundo do forro; acoplamento da ferramenta de manobra de descida a uma estrutura na proximidade da extremidade do fundo do forro; e fluxo de cimento através da ferramenta de manobra de descida e subseqüentemente através da extremidade do fundo do forro.