BRPI0409606B1

BRPI0409606B1 - Método para expandir radialmente um elemento tubular usando um expansor

Info

Publication number: BRPI0409606B1
Application number: BRPI0409606-1A
Authority: BR
Inventors: Wilhelmus Christianus Maria Lohbeck; Djurre Hans Zijsling
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2015-05-26
Also published as: OA13125A; EP1618278A1; WO2004097169A1; CN1906377B; CA2523350A1; MY139473A; US7389822B2; AU2004234549B2; BRPI0409606A; ATE354718T1; DE602004004888D1; DE602004004888T2; US20060231249A1; NO20055539L; EP1618278B1; EA008299B1; CA2523350C; NO20055539D0; AU2004234549A1; EA200501661A1

Description

“MÉTODO PARA EXPANDIR RADIALMENTE UM ELEMENTO TUBULAR USANDO UM EXPANSOR” [0001] A presente invenção refere-se a um sistema expansor para expandir radialmente um elemento tubular de um primeiro diâmetro interno para um segundo diâmetro interno maior do que o primeiro diâmetro interno. A expansão do elemento tubular encontra uso crescente na indústria de produção de fluido de hidrocarboneto proveniente de uma formação geológica, para o que furos de sondagem são perfurados para prover um conduto para o fluido de hidrocarboneto fluindo de uma zona de reservatório para uma instalação de produção à superfície. Convencionalmente, este furo de sondagem é provido de diversas seções de revestimento tubular durante a perfuração do furo de sondagem. Uma vez que cada seção de revestimento subsequente tem que passar através de uma seção de revestimento previamente instalada, as seções de revestimento diferentes são de diâmetro decrescente na direção descendente, que leva ao arranjo aninhado bem-conhecido de seções de revestimento. Desse modo, o diâmetro disponível para a produção de fluido de hidrocarboneto diminui com a profundidade. Isto pode levar a desvantagens técnicas e/ou econômicas, especialmente para poços profundos onde um número relativamente grande de seções de revestimento separadas deve ser instalado. [0002] Para superar essas desvantagens, já tem sido praticado o uso de um esquema de revestimento pelo qual revestimentos individuais são radialmente expandidos após instalação no furo de sondagem. Este esquema de revestimento leva a uma menor redução do diâmetro disponível das seções de revestimento mais inferiores. Geralmente, o processo de expansão é efetuado pelo empurrão, bombeamento ou tração de um cone expansor através do elemento tubular (como uma seção de revestimento) após o elemento tubular ter sido baixado no furo de sondagem. Entretanto, a força necessária para mover o cone expansor através do elemento tubular pode ser extremamente elevada, uma vez que esta força tem que superar as forças de expansão acumuladas necessárias para deformar plasticamente o elemento tubular e as forças de atrito entre o cone expansor e o elemento tubular. [00031 EP-0643794-A revela um sistema para expandir um elemento tubular usando uma ferramenta móvel entre um modo radialmente retraído e um modo radialmente expandido. O elemento tubular é expandido em ciclos, por meio do que em cada ciclo a ferramenta é posicionada em uma porção do elemento tubular, por meio do que a ferramenta fica na posição retraída e, subsequentemente a ferramenta é expandida, expandindo, desse modo, a porção de elemento tubular em uma única etapa. Em seguida, a ferramenta deve ser reposicionada precisamente no elemento tubular antes do ciclo de expansão poder ser repetido. A experiência demonstrou que a expansão dessa porção do elemento tubular em uma única etapa é difícil, uma vez que exige um alto grau de expansão do expansor. [0004] US 2003/0075339-A1 revela um método onde um elemento tubular em um furo de poço é radial mente expandido usando um expansor que é movido de um modo retraído para um modo expandido para expandir o elemento tubular, e é movido do modo expandido para o modo retraído. [0005J É um objetivo da invenção prover um sistema expansor aperfeiçoado que supere as desvantagens da técnica anterior. [00061 De acordo com a invenção, é provido um método para expandir radial mente um elemento tubular usando um expansor, cujo elemento tubular tem uma porção não-expandida de um primeiro diâmetro interno, em cujo método se usa um expansor móvel entre um modo radialmente retraído e um modo radialmente expandido, onde o expansor inclui uma superfície de expansão se estendendo na direção axial do expansor, a superfície dc expansão sendo opcrável para expandir o elemento tubular do primeira diâmetro interno para um segundo diâmetro interno maior do que o primeiro diâmetro interno pela movimentação do expansor do modo retraído para seu modo expandido, a superfície de expansão sendo de diâmetro crescente na direção axial do expansor, cujo método compreende as etapas de: a) arranjar o expansor dentro do elemento tubular; e, b) mover o expansor do modo retraído para seu modo expandido de modo a expandir o elemento tubular, caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: c) mover o expansor do modo expandido para o modo retraído; d) permitir que o expansor se mova por uma distância selecionada através do elemento tubular pela ação de uma força axial exercida para o expansor, a distância selecionada sendo menor do que o comprimento da superfície de expansão na direção axial do expansor; e, e) repetir as etapas b) - d) até que o expansor tenha expandido o elemento tubular ou uma sua porção desejada do primeiro diâmetro para o segundo diâmetro. [0007] O termo “porção não expandida” do elemento tubular tem a intenção de se referir a uma porção do elemento tubular que deve ser expandida para um diâmetro maior. Desse modo, deve ser entendido que essa porção não-expandida pode ser uma porção que não tenha ainda sido sujeita a expansão antes ou a uma porção que já tenha sido sujeita a expansão. [0008] No uso, o expansor é arranjado no elemento tubular e movido do modo retraído para o modo expandido, por meio do que uma seção do elemento tubular é expandida por uma quantidade incrementai por uma primeira porção da superfície de expansão. Em seguida, o expansor é movido para o modo retraído e reposicionado no elemento tubular, cuja segunda porção tem diâmetro maior do que a primeira porção. Subsequentemente, o expansor é moído novamente para o modo expandido, por meio do que a segunda porção da superfície de expansão expande a mencionada seção do elemento tubular por uma quantidade incrementai adicional. Dessa maneira, o elemento tubular é expandido do primeiro diâmetro para o segundo diâmetro em uma pluralidade de etapas incrementais, enquanto em cada uma dessas etapas o expansor tem apenas que se expandir por uma fração da diferença entre os primeiro e segundo diâmetros. [0009] Para reposicionar o expansor de um modo simples após cada etapa de expansão, o expansor, adequadamente, compreende uma superfície de contato para contatar a superfície interna do elemento tubular, a mencionada superfície de contato tendo um diâmetro maior do que o mencionado primeiro diâmetro interno quando o expansor está em seu modo radialmente retraído. [00010] De preferência, a mencionada superfície de contato tem um menor diâmetro menor do que o mencionado primeiro diâmetro interno, e um maior diâmetro maior do o mencionado primeiro diâmetro interno. [00011] A superfície de contato forma, adequadamente, pelo menos parte da superfície de expansão. [00012] Para obter expansão uniforme do elemento tubular, a mencionada superfície de expansão é, adequadamente, arranjada para se mover radialmente para fora de uma maneira substancialmente uniforme ao longo do comprimento da superfície de expansão quando da movimentação da superfície de expansão da posição retraída para sua posição expandida. [00013] A invenção será descrita adicionalmente por meio de exemplo em maior detalhe, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Fig. IA mostra, esquematicamente, uma vista lateral de um modo de realização de um expansor para uso no sistema da invenção; a Fig. 1B mostra, esquematicamente, a seção transversal 1B-1B da figura IA; a Fig. 2A mostra, esquematicamente uma vista lateral do expansor das Figs. 1A e 1B com uma luva adicional conectada ao mesmo; a Fig. 2B mostra, esquematicamente, a seção transversal 2B-2B da Fig. 2A; a Fig. 3 mostra, esquematicamente, uma vista lateral de um primeiro modo de realização alternativo de um expansor para uso no sistema da invenção; a Fig. 4 mostra, esquematicamente, a seção transversal 4-4 da Fig. 3; a Fig. 5 mostra, esquematicamente, uma seção longitudinal de um segundo modo de realização alternativo de um expansor para uso no sistema da invenção; a Fig. 6A mostra, esquematicamente, a seção transversal 6-6 da Fig, 5 com o expansor no modo retraído; a Fig. 6B mostra, esquematicamente, a seção transversal 6-6 da Fig. 5 quando o expansor está no modo expandido; a Fig. 6C mostra, esquematicamente, o detalhe A da Fig, 6A; e as Figs, 7A-E mostram, esquematicamente, várias etapas durante o uso normal do expansor da Fig. 1. [000141 Nas figuras, números de referência iguais se referem a componentes iguais. 100Ü15J Com referência às Figs. IA e IB, é mostrado um expansor 1 incluindo um corpo de aço de expansor tubular 2 tendo uma primeira extremidade 3 e uma segunda extremidade 4, O corpo do expansor 2 inclui uma porção cilíndrica 2a, uma porção cilíndrica 2b, e uma porção troncocônica 2c arranjada entre as poiçoes cilíndricas 2a e 2b. A porção troncocônica 2c se afila na direção da primeira extremidade 3 para a segunda extremidade, de um diâmetro Dl para um diâmetro D2 maior do que Dl. As porções cilíndricas 2a e 2b têin um diâmetro substancialmente igual a Dl. Uma pluralidade de entalhes estreitos longitudinais 6 é provida no corpo expansor 2, cujos entalhes são regularmente espaçados ao longo da circunferência do corpo do expansor 2, Cada entalhe 6 se estende radialmente através de toda a parede do corpo de expansor tubular 2, e tem extremidades opostas 7, 8 localizadas a uma curta distância das respectivas extremidades 3, 4 do corpo de expansor 2. Os entalhes definem uma pluralidade de segmentos de corpo longitudinais 10 espaçados ao longo da circunferência do corpo de expansor 2, por meio do que cada entalhe 6 se estende entre um par de segmentos de corpo adjacentes 10 (e vice versa). Em virtude de sua forma alongada e propriedades elásticas, os segmentos do corpo 10 se deformarão elasticamente para fora, dobrando-se pela aplicação de uma carga radial adequada aos segmentos de corpo 10. Desse modo, o expansor 1 pode ser expandido de um modo radialmente retraído, por meio do que cada um dos segmentos de corpo 10 fica em sua posição de repouso, para um modo radialmente expandido, por meio do que, cada segmento do corpo 10 fica em sua posição dobrada radial mente para fora pela aplicação da mencionada carga radial ao segmento do corpo 10. [00016] O expansor inclui adicionalmente fechos de extremidade cilíndricos 12, 14 arranjados para fechar as respectivas extremidades 3,4 do corpo de expansor 2, cada fecho de extremidade 12, 14 sendo fixamente conectado ao corpo de expansor 2, por exemplo, por parafusos adequados (não mostrados). O fecho de extremidade 12 é provido de uma abertura traspassante 15. [00017] Um membro infiável em forma de bexiga elastomérica 16 é arranjado dentro do corpo dc expansor tubular 2. A bexiga 16 tem uma parede cilíndrica 18 apoiada contra a superfície intema do corpo de expansor tubular 2, e paredes de extremidade oposta 20, 22 apoiadas contra os respectivos fechos de extremidade 12, 14, definindo, assim, uma câmara de fluido 23 formada dentro da bexiga 16. A parede de extremidade 20 é vedada ao fecho de extremidade 12 e tem uma abertura traspassante 24 alinha com, e, em comunicação fluida com a abertura traspassante 15 do fecho de extremidade 12. Um conduto de fluido 26 fica, em uma sua extremidade, em comunicação fluida com a câmara de fluido 23, via as respectivas aberturas traspassantes 15, 24. O conduto de fluido 26 fica, em sua outra extremidade, em comunicação fluida com um sistema de controle de fluido (não mostrado) paia controlar o influxo de fluído paia, e, o afluxo de fluido da câmara de fluido 23. [00018] Nas Figs. 2A e 2B, é mostrado o expansor I por meio do qual uma luva tubular 28 é posicionada concentricamente sobre a porção cilíndrica 2a do expansor 1, a luva 28 sendo provida de uma placa terminal 29 aparafusada ao fecho de extremidade 14. A luva 28 tem o diâmetro interno ligeiramente maior do que o diâmetro externo da porção cilíndrica 2a do expansor 1. [00019] Nas Figs. 3 e 4, é mostrado um primeiro expansor alternativo 31 incluindo um corpo de expansor tubular de aço 32 tendo uma primeira extremidade 33 e uma segunda extremidade 34. O expansor 30 é grandemente similar ao expansor 1 das Figs. 1 e 2, exceto pelo fato do corpo de expansor 32 incluir duas porções troncocônicas 32a, 32b arranjadas entre as respectivas porções cilíndricas 32c, 2d. As porções troncocônicas se afilam na direção das respectivas extremidades 33, 34, e direção ao meio do expansor 31, do diâmetro Dl para o diâmetro D2 maior do que Dl. As porções cilíndricas 32c, 32d são de diâmetro substancialmente igual a Dl. [00020] Na Fig. 5, é mostrada um segundo expansor alternativo 41 incluindo um corpo de expansor tubular 42 arranjado em um elemento tubular parcialmente expandido 43. O corpo de expansor 31 inclui uma pluralidade de segmentos de aço alongados separados 46 regularmente espaçados ao longo da circunferência do corpo de expansor 42. O corpo de expansor 42 inclui uma porção cilíndrica 42a, uma porção cilíndrica 42b, e uma porção troncocônica 42c arranjada entre as respectivas porções 42a e 42b, A porção troncocônica se afila do diâmetro Dl para o diâmetro D2 maior do que Dl. As placas terminais 47,48 providas de respectivos ressaltos de batente anulares 50, 52 são arranjadas nas extremidades opostas do corpo de expansor 42 para manter os segmentos 46 no lugar. Os segmentos 46 são capazes de serem movidos entre uma posição radialmente para dentro (como mostrado na metade superior da figura 5) e uma posição radialmente para fora (como mostrado na metade inferior da Fig. 5), por meio do que a posição radialmente para fora máxima dos segmentos 46 é determinada pelos ressaltos de batente anulares 50, 52. Desse modo, o expansor 41 assume um modo radialmente retraído quando os segmentos 46 estão em suas respectivas posições radialmente para dentro, e um modo radialmente expandido quando os segmentos 46 estão em suas respectivas posições radialmente para fora. [00021J As placas terminais 47, 48 têm respectivas aberturas centrais 54, 56 através das quais um conduto de fluido 54 se estende, as placas terminais 47, 48 sendo fixamente conectadas ao conduto 54. Uma pluralidade de aberturas 58 é provida na parede do conduto de fluido 54 localizada entre as placas terminais 47, 48. [00022] Com referência ainda às Figs. 6A, 6B, é mostrado o expansor 41 quando no modo não-expandido (Fig. 68), A série de segmentos 46 inclui segmentos 46a e segmentos 46b altemadamente arranjados na direção circunferencial do corpo de expansor 42. Cada segmento 46a é provido em sua circunferência externa de um par de rebordos arranjados opostamente 60, e cada segmento 46b está na sua circunferência externa provida com um par de rebaixos arranjados opostamente 62, por meio do que cada rebordo 60 de um segmento 46a se estende para um correspondente rebaixo 62 de um segmento adjacente 46b. Por questões de clareza, nem todos os segmentos 46a, 46b estão mostrados nas Figs. 6A, 6B. Os segmentos de cada par de segmentos adjacentes 46a, 46b são ínterconectados por um corpo de elastômero alongado 64 vulcanizado aos segmentos 46a, 46b do par. Os corpos de elastômero 64 solicitam os segmentos 46 para suas respectivas posições radialmente para dentro e vedam os espaços formados entre os segmentos 46. Além disso, os segmentos 46 são vedados às placas terminais 47,48 pelo elastômero vulcanizado aos segmentos 46 e às placas terminais 47, 48, de modo que uma câmara de fluido vedada 66 é formada no espaço envolto pelos segmentos 46 e as placas terminais 47,48. [000231 Na Fig. 6c, é mostrado o detalhe A da Fig. 6A, por meio do qual está indicado que cada rebordo 60 é provido de um ressalto 70, e o correspondente rebaixo 62 para o qual o rebordo 60 se estende é provido de um ressalto 72, os ressaltos 70, 72 sendo arranjados para coopera para impedir que o rebordo 60 se mova para fora do correspondente rebaixo 62 quando o expansor 41 for radial mente expandido. [CKK)24] O uso normal do expansor 1 (mostrado nas Figs. ΙΑ, 1B) é explicado adiante com referência às Figs. 7A-7D mostrando vários estágios de um ciclo de expansão durante a expansão de um elemento tubular de aço 40 se estendendo para um furo de sondagem perfurado (não mostrado) formado em uma formação geológica, por meio do que o expansor é posicionado no elemento tubular 40 e o conduto 26 se estende através do elemento tubular 40 para o sistema de controle de fluido localizado à superfície. O maior diâmetro externo D2 do expansor 1 quando no modo não-expandido é maior do que o diâmetro interno Dl do elemento tubular 40 antes de sua expansão. [00025] Em um primeiro estágio (Fig. 7A) do ciclo de expansão, o expansor 1 é posicionado no elemento tubular 40, por meio do que o expansor 1 fica em seu modo radialmente retraído. O elemento tubular 40 tem uma porção expandida 40a com diâmetro interno d2 no lado de diâmetro grande do expansor 1, uma porção não-expandida 40b com diâmetro interno Dl no lado de diâmetro pequeno do expansor 1, e uma zona de transição 40c afilando-se da porção não-expandida 40b para a porção expandida 40a. Parte da porção troncocônica 2c do expansor 1 fica em contato com a superfície interna da zona de transição afilada 40c do elemento tubular 40. [00026] Em um segundo estágio (Fig. 7B) do delo de expansão, o sistema de controle de fluido é operado para bombear fluido pressurizado, por exemplo, fluido de perfuração, via o conduto 26, para a câmara de fluido 23 da bexiga 16. Como resultado, a bexiga 16 é inflada e, desse modo, exerce uma pressão radialmente para fora contra os segmentos do corpo 10 que, desse modo, se tomam elasticamente deformados pelo dobramento radialmente para fora. O volume de fluido bombeado para a bexiga 16 é selecionado de modo que qualquer deformação dos segmentos do corpo 10 permaneça abaixo do limite elástico. Desse modo, os segmentos de corpo 10 revertem para suas posições iniciais após a liberação da pressão de fluido na bexiga 16. A quantidade de dobramento radialmente para fora dos segmentos de corpo 10 é pequena em relação à diferença entre d2 e Dl. Desse modo, o expansor 1 é expandido pelo bombeamento do volume de fluido selecionado para a bexiga 16, do modo radialmente retraído para o seu modo radialmente expandido. Consequentemente, a zona de transição afilada 40c e uma seção curta da porção não-expandida do elemento tubular 40 se toma radialmente expandida pelo expansor 1, por meio do que a quantidade de expansão corresponde à quantidade de dobramento radialmente para fora dos segmentos de corpo 10. Essa expansão radial do elemento tubular 40 acontece no domínio plástico, uma vez que o elemento tubular 40 será sujeito a tensões circunferenciais além do limite elástico do aço do elemento tubular 40. [00027] Em um terceiro estágio (Fig. 7C) do ciclo de expansão, o sistema de controle de fluido é operado para liberar a pressão de fluido na bexiga 16 por permitir o afluxo da câmara de fluido 23 de volta para o sistema de controle. A bexiga 16, desse modo, é desinflada e os segmentos de corpo 10 se movem de volta para sua forma inicial não-deformada, de modo que o expansor 1 se move de volta para seu modo radialmente não-expandido. Como resultado, um pequeno espaço anular 42 ocorrerá entre a porção troncocônica 2c do corpo de expansor 2, e a superfície interna da zona de transição expandida 40c do elemento tubular 40. [00028] Em um quarto estágio (Fig. 7D) do ciclo de expansão, o expansor 1 é moído para frente (ou seja na direção da seta 80) até que a porção troncocônica 2c do expansor 1 fique novamente em contato com a superfície interna da zona de transição afilada 40c do elemento tubular 40, por meio do que o espaço anular 42 desaparece. Os segmentos de corpo 10, são não ainda totalmente de volta para sua forma não-deformada inicial, movem-se adicionalmente de volta para sua forma não-deformada inicial devido a serem tracionados ou empurrados contra a superfície interna do elemento tubular 40. A movimentação para frente do expansor 1 é obtida pela aplicação de uma força moderada de tração ou empurrão ao conduto de fluido 26 à superfície. [00029] Em seguida, o segundo estágio é repetido (Fig. 7E), seguido pela repetição dos terceiro e quarto estágios. O ciclo do segundo estágio, terceiro estai e quarto estágio é, então, repetido quantas vezes quantas necessário para expandir todo o elemento tubular 40 ou, caso desejado, uma sua porção. [00030] O uso normal do primeiro expansor alternativo 31 (mostrado nas Figs. 3, 4) é similar ao uso normal do expansor 1 descrito acima. Uma vantagem adicional do primeiro expansor alternativo 31 é o fato de deformação radialmente para fora de cada segmento de corpo 10 quando da movimentação do expansor 31 do modo radialmente retraído para o modo radialmente expandido ocorrer mais uniformemente ao longo do comprimento do segmento de corpo 10. [00031] O uso normal do segundo expansor alternativo 41 (mostrado nas Figs. 5, 6A, 6B) é substancialmente similar ao uso normal do expansor 1 descrito acima, exceto pelo fato de, no segundo estágio de cada ciclo de expansão, fluido pressurizado ser bombeado do sistema de controle de fluido, via o conduto 54, e as aberturas 58 para a câmara de fluido vedada 66 em vez de para a bexiga 16 do modo de realização das Figs. 1, 2. Pela pressurização da câmara de fluido 66, os segmentos de aço alongados 46 são solicitados radialmente para fora até que sejam interrompidos pelos ressaltos de batente anulares 50,52, assegurando, desse modo, expansão radial uniforme do elemento tubular 40 na direção circunferencial. Movimentação radialmente para fora dos segmentos implica em um aumento do espaçamento entre os segmentos 46, que, por sua vez, implica no estiramento na direção circunferencial dos corpos elastômeros 64 interconectando os segmentos 46. Além disso, durante a movimentação para fora dos segmentos 46, o rebordo 60 de cada segmento 46a se move gradativamente para fora do correspondente rebaixo 62 dos segmentos adjacentes 46b, de modo que a pressão de fluido na câmara de fluido 66 seja transferida, via os corpos elastoméricos, para as porções de rebordos 60 que se moveram para fora dos correspondentes rebaixos 62. Desse modo, é obtido que a pressão de fluido P na câmara de fluido 66 atue sobre uma superfície interna fictícia da câmara de fluido 66 do diâmetro correspondente ao diâmetro interno dos rebordos 60. Uma vez que a força de expansão disponível na superfície externa do corpo de expansor 42 aumenta com o diâmetro crescente dessa superfície interna fictícia, os diâmetros internos dos rebordos são, adequadamente, selecionados tão grandes quanto possível. [00032] O uso normal do expansor l provido com a luva de tubo 28 (mostrada nas Figs. 2A, 2B) é substancialmente similar ao uso normal do expansor 1 sem a luva de tubo 28. A função da luva 28 é limitar a expansão da porção cilíndrica 2a do expansor 1 durante a expansão do elemento tubular 40, particularmente na partida do processo de expansão quando a porção cilíndrica 2a ainda se projeta para fora do elemento tubular 40. Uma vez que o diâmetro interno da luva 28 é um tanto maior do que o diâmetro externo da porção cilíndrica 2a, as porções dos segmentos 10 dentro da luva 28 são permitidas deformar radialmente para fora quando da pressurização da bexiga 16 até que a luva 28 impeça essa deformação adicional radialmente para fora. Desse modo, é obtido que deformação excessiva radialmente para fora dos segmentos 10 no local da porção cilíndrica 2a seja impedida, [00033] Em vez de aplicar um corpo de expansor provido de entalhes longitudinais paralelos se estendendo substancial mente por todo o comprimento do corpo de expansor, um corpo de expansor pode ser aplicado provido de entalhes longitudinais paralelos relativamente curtos arranjados em um padrão escalonado, por exemplo, um padrão similar ao dos entalhes do elemento tubular revelado na EP 643.795 B1 (conforme mostrado nas Figs. 1 e 3 da mesma). Esse padrão escalonado tem a vantagem do aumento da largura dos entalhes durante expansão do expansor ser melhor controlado, [000341 Nos quatro estágios de cada ciclo de expansão descrito acima, fluido é induzido a fluir para a câmara de fluido via o conduto de fluido, e para fora da câmara de fluido via o conduto dc fluido, de maneira alternada. Altemativamente, o expansor pode ser provido de uma válvula controlável (não mostrada) para extravasar o fluido do expansor para seu exterior. [00035] Adequadamente, a válvula controlável é provida de meios de controle elétricos, a válvula sendo, por exemplo, uma servo-válvula. De preferência, os meios de controle elétricos compreendem um condutor elétrico se estendendo através do conduto de fluido para a transferência de fluido do sistema de controle para o membro inflável. [00036] O uso normal de tal expansor provido de uma válvula controlável é substancialmente similar à operação normal do expansor descrito acima. Entretanto, uma diferença é o fato de, no terceiro estágio (Fig. 7C) do ciclo de expansão, a válvula ser controlada para permitir o extravasamento do fluido da câmara de filtração, via a válvula, para o exterior do expansor. Ou seja, o fluido escoa para o elemento tubular em vez de voltar através do conduto de fluido. O bombeamento do fluido do sistema de controle via o conduto de fluido para a câmara de fluido pode ser feito de um modo contínuo ou descontínuo, enquanto o afluxo de fluido da câmara de fluido é controlado por meio da válvula. [00037] No modo de realização acima descrito, o expansor é, altemadamente, expandido e retraído pela indução do fluido para fluir para a câmara de fluido de modo alternado. Em um sistema alternativo, o expansor é altemadamente expandido e retraído pela movimentação alternada de um corpo para a câmara de fluido e uma porção se estendendo para o exterior da câmara de fluido. O êmbolo pode ser acionado por qualquer meio de acionamento adequado, como meio de acionamento hidráulico, elétrico ou mecânico. [00038] De preferência, o meio ângulo de topo da seção troncocônica do expansor fica entre 3 e 10 graus, mais preferidamente entre 4 e 8 graus. No exemplo descrito acima, o meio ângulo de topo tem cerca de 6 graus. [00039] Adequadamente, o expansor é um expansor dobrável que pode ser levado para um estado dobrado, por meio do que o expansor pode ser movido através da porção não-expandida do elemento tubular. [00040] Os terceiro e quarto estágios do ciclo de expansão descrito acima podem ocorrer sequencialmente ou simultaneamente. No último caso, o expansor pode ficar continuamente em contato com a superfície interna do elemento tubular, por meio do que os segmentos de corpo retomam para sua configuração não-deformada durante movimentação do expansor para frente. Adequadamente, a força de restauração para os segmentos de corpo retomarem para sua configuração não-deformada resulta deste contato contínuo dos segmentos de corpo com a superfície interna do elemento tubular. A movimentação do expansor para frente é interrompida quando o expansor atinge seu modo retraído. [00041] Com o método descrito acima, é obtido que uma relação de expansão relativamente grande do elemento tubular seja atingida pela expansão do tubular em etapas incrementais, por meio do que, para cada etapa incrementai, o expansor precisa apenas ser expandido até uma relação de expansão pequena (onde a relação de expansão é definida como a relação do diâmetro do expansor em uma sua posição axial selecionada após a expansão sobre o mencionado diâmetro antes da expansão). [00042] Além disso, é obtido que o elemento tubular seja expandido pela aplicação de apenas uma força de tração moderada, contrariamente aos métodos na técnica anterior onde forças de tração extremamente elevadas são necessárias para superar o atrito entre o expansor e o elemento tubular. [00043] Além disso, é obtido que nenhum reposicionamento preciso do expansor seja necessário após cada ciclo de expansão, uma vez que o expansor é simplesmente tracionado para frente quando no modo retraído, até ser parado pela porção do elemento tubular não ainda expandida (totalmente).

Claims

1. Método para expandir radialmente um elemento tubular (40) usando um expansor (l), cujo elemento tubular (40) tem uma porção não-expandida (40B) de um primeiro diâmetro interno (Dl), em cujo método se usa um expansor (1) móvel entre um modo radialmente retraído e um modo radialmente expandido, onde o expansor (1) inclui uma superfície de expansão (56) se estendendo na direção axial do expansor (l), a superfície de expansão (56) sendo operãvel para expandir o elemento tubular (40) do primeiro diâmetro interno (Dl) para um segundo diâmetro interno (D2) maior do que o primeiro diâmetro interno (Dl) pela movimentação do expansor (1) do modo retraído para seu modo expandido, a superfície de expansão (56) sendo de diâmetro crescente na direção axial do expansor (1), cujo método compreende as etapas de: a) arranjar o expansor (1) dentro do elemento tubular (40); e, b) mover o expansor (l) do modo retraído para seu modo expandido de modo a expandir o elemento tubular (40), caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: c) mover o expansor (1) do modo expandido para o modo retraído; d) permitir que o expansor (l) se mova por uma distância selecionada através do elemento tubular (40) pela ação de uma força axial exercida para o expansor (1), a distância selecionada sendo menor do que o comprimento da superfície de expansão (56) na direção axial do expansor (1); e, e) repetir as etapas b) - d) até que o expansor (1) tenha expandido o elemento tubular (40) ou uma sua porção desejada do primeiro diâmetro (Dl) para o segundo diâmetro (D2).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o expansor (1) compreende uma superfície de contato para contatar a superfície interna do demento tubular (40), a superfície de contato sendo de um diâmetro maior do que o primeiro diâmetro interno (Dl) quando o expansor (1) está no seu modo radialmente retraído.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato tem um menor diâmetro menor do que o primeiro diâmetro interno (Dl), e um maior diâmetro maior do que o primeiro diâmetro interno (Dl).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato forma pelo menos parte da superfície de expansão (56).

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a superfície de expansão (56) é de diâmetro continuamente crescente na direção axial do expansor (1).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a superfície de expansão (56) é uma superfície afilada.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície de expansão (56) tem uma forma troncocôníca.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a superfície de expansão (56) é arranjada para se mover radialmente para fora de maneira substancial mente uniforme ao longo do comprimento da superfície de expansão (56) quando da movimentação do expansor (1) do modo retraído para seu modo expandido.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o expansor (1) compreende um corpo de expansor (2) incluindo uma pluralidade de segmentos de corpo (2a, 2b, 2c) espaçados ao longo da circunferência do corpo de expansor (2), cada segmento se estendendo na direção longitudinal do expansor (1) e sendo móvel entre uma posição radialmente retraída e uma posição radialmente expandida.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o corpo de expansor (2) é provido de uma pluralidade de entalhes (6) longitudinais espaçados ao longo da circunferência do corpo de expansor (2), cada entalhe se estendendo entre um par de segmentos de corpo (2a, 2b, 2c) adjacentes.

11. Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que cada segmento de corpo é, em ambas as suas extremidades, formado integralmente com o corpo de expansor (2).

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o corpo de expansor é um corpo de expansor tubular (2), e o expansor (1) inclui uma câmara de fluido (23) inflável arranjada dentro do corpo de expansor tubular (2) de modo a mover cada segmento de corpo radialmente para fora quando da inflação da câmara de fluido (23).

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a câmara de fluido (23) é formada dentro de uma bexiga (16) inflável arranjada dentro do corpo tubular (2).

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de se prover ainda um sistema de controle de fluxo de fluido para controlar o influxo de fluido para a câmara de fluido (23) e/ou afluxo de fluido da câmara de fluido (23).

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle de fluxo de fluido é arranjado para controlar o influxo de fluido e o afluxo de fluido de modo alternado.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle de fluido inclui uma válvula para controlar afluxo de fluido da câmara de fluido (23) inflável.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a válvula é provida com meios de controle elétricos arranjados para controlar a válvula.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os meios de controle elétricos compreendem um condutor elétrico se estendendo através de um conduto para a transferência de fluido para/de a câmara de fluido (23) inflável.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (40) se estende para um furo de sondagem formado em uma formação geológica, e o expansor (1) ser arranjado dentro do elemento tubular (40).