BRPI0610302A2 - sistema e método de suspensor de revestimento auxiliar expansìvel - Google Patents

Abstract

Um conjunto de suspensor de revestimento auxiliar forma um selo com um revestimento (22) e suporta um revestimento auxiliar (90) em um poço. O corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular (50) e um expansor tubular (40) podem ser posicionados poço abaixo em uma profundidade desejada em uma ferramenta de assentamento. Um conjunto atuador (12, 24) pode mover forçosamente o expansor tubular (40) para o corpo de suspensor de revestimento auxiliar (50), expandindo o corpo de suspensor de revestimento auxiliar para formar um selo e prender o corpo de suspensor à coluna de revestimento (22). A ferramenta de assentamento pode ser liberada do suspensor de revestimento auxiliar fixado por um mecanismo de pinça axialmente móvel, tal como um anel de catraca (92) e um mecanismo de engate, tais como roscas (94). A coluna de assentamento assim não precisa ser rodada para liberação do suspensor de revestimento auxiliar fixado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EMÉTODO DE SUSPENSOR DE REVESTIMENTO AUXILIAR EXPANSÍVEL".

PEDIDO RELACIONADO

Este pedido é uma continuação em parte do U.S. Ne de Série10/855.044, depositado em 27 de maio de 2004.CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a ferramentas de fundo de poço ea técnicas para a suspensão de um revestimento auxiliar em um poço. Maisparticularmente, a invenção se refere à formação de um conjunto de sus-pensor de revestimento auxiliar expansível para o encaixe de forma firme deuma coluna de revestimento para suporte do revestimento auxiliar no poço.A ferramenta de assentamento pode ser liberada do suspensor de revesti-mento auxiliar fixado sem rotação da coluna de trabalho.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Vários tipos de suspensores de revestimento auxiliar foram pro-postos para a suspensão de um revestimento auxiliar a partir de uma colunade revestimento em um poço. A maioria dos suspensores de revestimentoauxiliar é fixada com cunhas ativadas pela ferramenta de assentamento desuspensor de revestimento auxiliar. Os suspensores de revestimento auxiliarcom múltiplas partes impõem uma responsabilidade significativa quando umaou mais das partes se tornam soltas no poço, desse modo perturbando a ope-ração de fixação e tornando uma recuperação difícil. Outros suspensores derevestimento auxiliar e ferramentas de assentamento não podem realizar asoperações de cimentação convencionais através da ferramenta de assenta-mento, antes da fixação do suspensor de revestimento auxiliar no poço.

Outros suspensores de revestimento auxiliar têm problemas su-portando revestimentos auxiliares pesados com o peso de um milhão de li-bras 4,45 meganewtons. Alguns suspensores de revestimento auxiliar supor-tam de forma bem sucedida o peso de revestimento auxiliar, mas não for-mam um selo de forma confiável com a coluna de revestimento. Após o sus-pensor de revestimento auxiliar ser fixado no poço, a alta pressão de fluidono espaço anular entre o revestimento auxiliar e o revestimento pode estou-rar o suspensor de revestimento auxiliar, desse modo destruindo sua finali-dade primária. Outros suspensores de revestimento auxiliar não são capa-zes de obrerem características de explosão e/ou colapso iguais àquelas dorevestimento. Um suspensor de revestimento auxiliar preferido mantém umaresistência a colapso e à explosão pelo menos substancialmente igual àque-la de ambos o revestimento e o revestimento auxiliar.

Os suspensores de revestimento auxiliar tendo elementos desujeição e elementos de obturação foram expandidos para suportarem umrevestimento auxiliar no revestimento. Os projetos da técnica anterior geral-mente se baseavam na expansão da ancoragem tubular de um estado elás-tico para um estado plástico no qual o aço perdia sua elasticidade plenamen-te ou memória. A relaxação subseqüente da energia necessária para manu-tenção do suspensor de revestimento auxiliar no diâmetro expandido plena-mente, assim, pode levar a uma falha de vedação e/ou capacidade de supor-te de suspensão.

Um outro problema significativo com alguns suspensores de re-vestimento auxiliar é que a ferramenta de assentamento não pode ser de-sencaixada de forma confiável do suspensor de revestimento auxiliar fixado.

Este problema com a tecnologia de suspensor de revestimento auxiliar con-cerne à desejabilidade de rodar o revestimento auxiliar com a coluna de tra-balho no poço, então, desencaixar da coluna de trabalho, quando o suspen-sor de revestimento auxiliar tiver sido fixado para a recuperação da ferra-menta de assentamento do poço. As ferramentas da técnica anterior se de-sencaixavam do suspensor de revestimento auxiliar por uma rotação para adireita da coluna de trabalho, embora alguns operadores para certas aplica-ções prefiram evitar uma rotação para a direita de uma coluna de trabalhopara liberação da ferramenta do revestimento auxiliar fixado.

A Publicação 2001/0020532A1 mostra uma ferramenta parasuspensão de um revestimento auxiliar por uma expansão de tubo. A Paten-te U.S. Ng 3.948.321 mostra uma encalcadeira de reforço, a qual permaneceno fundo de poço quando a ferramenta é recuperada para a superfície. APatente U.S. NQ 6.705.395 mostra um suspensor de revestimento auxiliarexpandido radialmente o qual usa um pistão anular móvel axialmente paraexpansão de um membro tubular.

As desvantagens da técnica anterior são vencidas pela presenteinvenção, e um sistema de suspensor de revestimento auxiliar melhorado eum método de fixação do suspensor de revestimento auxiliar são mostrados,a partir deste ponto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O sistema de suspensor de revestimento auxiliar expansível e ométodo obtêm um posicionamento, uma suspensão, uma vedação e umacimentação opcional de um revestimento auxiliar em um poço subterrâneo.Em uma aplicação de exemplo, o método envolve a expansão de um corpode suspensor tubular de aço de alta resistência tendo cunhas e elementosde obturação posicionados em torno de sua circunferência externa para con-tato com a superfície interna de uma coluna de revestimento, a qual tem umdiâmetro interno maior do que o diâmetro externo inicial do revestimento au-xiliar e do suspensor de revestimento auxiliar.

A presente invenção preferencialmente usa um expansor tubularpara expansão do corpo de suspensor, e o qual permanece posicionadodentro do corpo de suspensor expandido para suporte em seu diâmetro ex-pandido final, desse modo intercalando o corpo de suspensor deformadoplasticamente expandido entre o revestimento e o expansor tubular. Estemétodo prove uma vedação melhorada e capacidade de sujeição e requercomprimentos mais curtos de suspensor de revestimento auxiliar tubular ex-pansível, tipicamente na faixa de 30,48 a 60,96 cm (um a dois pés).

De acordo com uma modalidade da invenção, um suspensor derevestimento auxiliar para uso em fundo de poço em um furo de poço é pro-vido para vedar com uma coluna de revestimento e transmitir um fluido entreum revestimento auxiliar suportado no corpo de suspensor de revestimentoauxiliar e uma coluna de produção se estendendo para cima a partir do cor-po de suspensor de revestimento auxiliar. O corpo de suspensor de revesti-mento auxiliar tubular é suportável de forma removível em uma ferramentade assentamento para posicionamento do revestimento auxiliar tubular defundo de poço. Um expansor tubular também é suportável de forma removí-vel na ferramenta de assentamento e tem um diâmetro mais externo de ex-pansor maior do que o diâmetro interno de suspensor inicial. A ferramentade assentamento inclui uma pluralidade de atuadores, tais como pistões, osquais movem forçosamente o expansor tubular axialmente a partir de umaposição axialmente espaçada do corpo de suspensor de revestimento auxili-ar tubular para uma posição substancialmente dentro do corpo de suspensorde revestimento auxiliar tubular, desse modo expandindo radialmente o cor-po de suspensor contra a coluna de revestimento para prender o expansortubular e o corpo de suspensor tubular de fundo de poço. Uma luva de veda-ção pode ser presa a uma extremidade superior do expansor tubular paracomunicação entre o expansor tubular e uma coluna de produção ou um re-vestimento auxiliar se estendendo para cima para a superfície.

O corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular pode seraxialmente interconectado com um mandril de ferramenta de assentamentopor uma pinça ou um outro mecanismo de engate, o qual é impedido de semover radialmente para dentro por um batente, quando o revestimento auxi-liar for assentado no poço. O mecanismo de engate se move axialmente emrelação ao batente, após o expansor tubular ser posicionado no corpo desuspensor de tubular e a coluna de trabalho ser subseqüentemente baixada.Um mecanismo de captura interconecta o mecanismo de engate e o mandrilde ferramenta de assentamento, desse modo permitindo que o mecanismode engate se mova radialmente para dentro e libere a ferramenta de assen-tamento do suspensor de revestimento auxiliar fixado sem rotação da colunade assentamento.

Um método de suspensão de um revestimento auxiliar em umfuro de poço também é provido para vedar com uma coluna de revestimentoe transmissão de um fluido entre o revestimento auxiliar e uma coluna deprodução que se estende para cima a partir do suspensor de revestimentoauxiliar. Em uma modalidade, o método compreende o posicionamento deum corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular expansível e um ex-pansor tubular em uma ferramenta de assentamento. Após o posicionamen-to do suspensor de revestimento auxiliar em uma profundidade selecionadaem um furo de poço, o expansor tubular é movido de forma forçosa axial-mente para uma posição substancialmente no suspensor de revestimentoauxiliar tubular para expandir radialmente o suspensor de revestimento auxi-liar tubular contra a coluna de revestimento, desse modo se prendendo osuspensor de revestimento auxiliar tubular e o expansor tubular de fundo depoço abaixo. A coluna de trabalho não é rodada para liberação da pluralida-de de atuadores do corpo de suspensor de revestimento auxiliar fixado e doexpansor tubular.

Como ainda um outro recurso, a ferramenta de assentamentopode incluir um mandril central com um furo para passagem de cimento a-través da ferramenta de assentamento, antes da fixação do suspensor derevestimento auxiliar. O mandril de ferramenta de assentamento tambémpode incluir uma rosca para a esquerda para liberação da ferramenta de as-sentamento por uma rotação para a direita da coluna de trabalho como umareserva para o mecanismo de liberação primário, o que não requer uma ro-tação de coluna de trabalho.

Um outro recurso é que o atuador de ferramenta de assenta-mento pode ser liberado de forma confiável do conjunto de suspensor derevestimento auxiliar fixado após uma expansão do corpo de suspensor derevestimento auxiliar sem rotação da coluna de trabalho. Uma interferênciaentre o expansor tubular e o corpo de suspensor de revestimento auxiliarprende o expansor tubular no corpo de suspensor de revestimento auxiliar. Aferramenta de assentamento então pode ser removida do poço.

Uma vantagem é que o suspensor de revestimento auxiliar podeser construído mais economicamente do que os suspensores de revestimen-to auxiliar da técnica anterior. O conjunto consiste em poucos componentes.Uma vantagem relacionada é que muitos dos componentes do conjunto, taiscomo cunhas e selos obturadores, podem estar comercialmente disponíveisde acordo com várias condições de fundo de poço.

Uma outra vantagem é que o sistema para formação de um re-vestimento auxiliar pode utilizar componentes convencionais, cada um comuma alta confiabilidade. O pessoal existente com um mínimo de treinamentopode usar de forma confiável o sistema de suspensor de revestimento auxili-ar de acordo com esta invenção, uma vez que a invenção se baseia em ope-rações de superfície bem conhecidas para a formação de modo confiável dosuspensor de revestimento auxiliar.

Estes e outros recursos e vantagens da presente invenção tor-nar-se-ão evidentes na descrição detalhada a seguir, onde uma referência éfeita às figuras nos desenhos associados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1A descreve em seção transversal uma porção de atua-dor superior da ferramenta de assentamento.

A figura 1B descreve a luva de expansão.

A figura 1C descreve o corpo de suspensor de revestimento au-xiliar, antes da expansão.

A figura 2A descreve o atuador, conforme mostrado na figura 1Atocado.

A figura 2B descreve o corpo de suspensor de revestimento au-xiliar substancialmente dentro da luva de expansão fixada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Um revestimento auxiliar pode ser transportado para a profundi-dade de fixação ou suspensão desejada por um tubo de perfuração ou umacoluna de trabalho conectado a uma ferramenta de fixação e liberação hi-dráulica de ação dupla de estágio múltiplo (ferramenta de assentamento)que fornece as forças necessárias para a expansão do conjunto de suspen-sor de revestimento auxiliar para encaixe com o revestimento. A ferramentade assentamento pode ser construída de aço de resistência suficientementealta para suportar o peso do revestimento auxiliar, conforme ele for assenta-do no poço e para a provisão da força necessária para expansão do conjun-to de suspensor de revestimento auxiliar. Adicionalmente, a ferramenta deassentamento preferencialmente tem um furo interno suficientemente grandeem seu mandril central para permitir a passagem e o deslocamento de ci-mento para cimentação do revestimento auxiliar no furo de poço.

Com referência à figura 1A, a extremidade superior do conjuntoatuador de ferramenta de assentamento 10 pode incluir um conector de topo12 estruturalmente conectado por roscas 14 para o mandril interno de ferra-menta de assentamento 16, o qual, por sua vez, está estruturalmente na ex-tremidade inferior de uma coluna de trabalho. Um furo passante 18 no man-dril 16 abaixo do conector de topo 12 permite que uma pressão de fluido nointerior da ferramenta de assentamento atue sobre o conector de topo 12 eum conector inferior 13, o qual, conforme mostrado, inclui selos convencio-nais 20 para vedação estática com um dentre o mandril 16 e uma luva exter-na 17, e para vedação dinâmica com o outro dentre o mandril 16 e a luvaexterna 17. Uma quantidade predeterminada de pressão de fluido na ferra-menta de assentamento atuando sobre o conector inferior 13, assim, proveraum movimento para baixo da luva externa 17 com uma força conhecida, aqual é conectada ao conector inferior 13 por roscas 24.

Uma pressão de fluido para o conector de topo 12 assim passaatravés do furo passante 18, e o conector de topo (pistão de topo) 12 é sela-do e estruturalmente conectado ao mandril 16. Uma pressão de fluido assimexerce uma força para cima sobre o conector 12 e, assim, o mandril 16, etambém exerce uma força para baixo sobre o conector inferior (pistão inferi-or) 13 e a luva externa 17.

O conector de topo (pistão de topo), o conector inferior (pistãoinferior), a luva 17 e o mandril de ferramenta de assentamento 16 assim de-finem uma cavidade hidráulica de tamanho variável. A ancoragem direta 18passa através do mandril de ferramenta de assentamento e, assim, está emcomunicação de fluido com o furo 26 no mandril 16. Com o conector de topo12 fixado ao mandril 16 e o conector inferior 13 fixado à luva 22, uma pres-são de fluido introduzida na cavidade hidráulica move a luva 22 para baixoem relação ao mandril 16, para mover o expansor tubular 40 para baixo paraexpansão do corpo de suspensor de revestimento auxiliar 50 (veja as figuras1B e 1C). Aqueles versados na técnica apreciarão que uma série de conec-tores de topo, de conectores inferiores, de luvas e de mandris pode ser pro-vida, de modo que as forças efetivamente "se empilhem" para a criação dasforças de expansão desejáveis. Maiores detalhes de um conjunto atuadoralternativo são mostrados na Patente U.S. Ne 6.622.789. É um recurso parti-cular da presente invenção que uma série de conectores de topo e inferiorespossa exercer uma força sobre o expansor tubular de mais de 4,45 mega-newtons (1.000.000 de libras) de força axial e, preferencialmente, de mais deem torno de 6,67 meganewtons (1.500.000 libras) de força axial, para ex-pansão da ancoragem tubular.

Ainda com referência à figura 1A, um membro de transferênciade força 28 pode ser rosqueado na e se mover axialmente com a luva exter-na 17, ou uma outra luva inferior provida no conector mais inferior 13, demodo que o rebordo de transferência de força 27 no membro 28 se encaixeno rebordo de topo 37 na luva 38 na extremidade superior do expansor tubu-lar 40. Preferencialmente, um rebordo inferior 42 na extremidade da luva detransferência de força 28 também se encaixa em um rebordo de combinação39 na extremidade inferior de luva de vedação 38 para mover de forma maisconfiável o expansor tubular 40 para baixo.

Pelo movimento de forma hidráulica do membro de transferênciade força 28 para baixo, o expansor tubular 40 é forçosamente movido pelomenos substancialmente dentro do corpo de suspensor de revestimento au-xiliar 50 para mover radialmente o corpo de suspensor de revestimento auxi-liar 50 para fora e para encaixe com a coluna de revestimento, conformemostrado na figura 2B. O membro de transferência de força ou a luva 28 as-sim pode ser posicionado acima do expansor tubular, e se move ou golpeiao expansor tubular para baixo para uma posição dentro do corpo de suspen-sor de revestimento auxiliar.

O expansor tubular em formato de luva 40 atua como uma luvade fixação a qual é suportada de forma ajustável sobre o membro de transfe-rência de força 28 e se move em uma direção para baixo, durante a opera-ção de fixação de suspensor de revestimento auxiliar. O membro de transfe-rência de força 28 pode ser ajustado axialmente com respeito ao expansortubular 40 pelo ajuste da rosca 21 (veja a figura 1A), até a extremidade infe-rior do expansor tubular estar em encaixe com a extremidade superior docorpo de suspensor de revestimento auxiliar, de modo que o afunilamentoinferior 52 no expansor tubular 40, conforme mostrado na figura 1B, estejaem contato seguro com o afunilamento superior 54 no corpo de suspensorde revestimento auxiliar 50.

O revestimento auxiliar 98 (veja a figura 2B) pode ser assentadona profundidade de fixação no tubo de perfuração e cimentado de uma ma-neira convencional. O cimento pode ser deslocado a partir do tubo de perfu-ração e receptor revestimento auxiliar para o espaço anular de furo de poço /revestimento auxiliar usando-se bujões limpadores de cimento, conforme écostumeiro na técnica. Uma vez que os bujões tenham deslocado o cimentoe assentado próximo do fundo do revestimento auxiliar, uma pressão podeser aplicada ao fluido na coluna de trabalho e, conseqüentemente, atravésdo furo passante 18 de mandril 16 e para as câmaras de pressão formadasentre os pistões se movendo para cima (conectores) e pistões se movendopara baixo (conectores). A pressão é aumentada até que a força criada sejasuficiente para fazer com que o expansor 40 se mova para baixo, forçando oexpansor 40 para o receptáculo voltado para cima do corpo de suspensor derevestimento auxiliar 50. Forçar o expansor 40 para baixo faz com que ocorpo de suspensor de revestimento auxiliar 50 se expanda radialmente parafora, forçando as cunhas 53 e os elementos de vedação 55 para um encaixecom a superfície interna do revestimento 22, desse modo selando e supor-tando o suspensor de revestimento auxiliar no revestimento.

Se uma pressão no tubo de perfuração e no revestimento auxili-ar não puder ser aumentada após o lançamento dos bujões limpadores, umaesfera de fixação pode ser deixada cair para o tubo de perfuração e serpermitido que gravite até a esfera se encaixar na sede na extremidade infe-rior da ferramenta de assentamento. Uma pressão então pode ser aumenta-da para operação da ferramenta de fixação, conforme descrito previamente.

O corpo de suspensor de revestimento auxiliar 50 é um membrotubular preferencialmente tendo elementos de vedação de elastômero, grafi-ta ou outro adequado 55 afixados em torno de sua circunferência externapara formação de um selo com o revestimento, mediante uma expansão dosuspensor de revestimento auxiliar. Uma pluralidade de membros de sujei-ção, tais como cunhas 53, pode ser provida no suspensor de revestimentoauxiliar para fixação do suspensor de revestimento auxiliar à coluna de re-vestimento, mediante uma expansão. O expansor em formato de luva 40 éfixado substancialmente dentro do furo do corpo expandido 50 e, assim, pro-ve um suporte radial substancial para o corpo tubular ou ancoragem 50, umavez que a ferramenta de assentamento seja retornada para a superfície. Es-te suporte radial aumentado para o corpo ou a ancoragem desejavelmentemantém um encaixe estanque a fluido entre o suspensor de revestimentoauxiliar e a coluna de revestimento.

O conjunto de suspensor de revestimento auxiliar inclui uma an-coragem tubular ou um corpo de expansor 50 e um expansor tubular 40 pre-ferencialmente posicionado acima da ancoragem tubular, quando assentadono poço. O expansor tubular tem um diâmetro externo de expansor maior doque o diâmetro interno de suspensor de revestimento auxiliar, de modo queum movimento do expansor tubular para o corpo de suspensor de revesti-mento auxiliar expanda o corpo de suspensor de revestimento auxiliar contraa coluna de revestimento para selar o corpo de suspensor de revestimentoauxiliar com a coluna de revestimento e prender o suspensor de revestimen-to auxiliar e o expansor tubular poço abaixo na coluna de revestimento. Oexpansor tubular pode ser inicialmente posicionado acima e se apoiar sobreo corpo de suspensor, antes de uma expansão, restringindo um movimentoaxialmente para baixo do expansor tubular. O corpo tubular 50 e o expansortubular 40 são, cada um, preferencialmente, sólidos, ao invés de perfuradosou com fendas.

Um movimento para baixo adicional do expansor tubular 40 nocorpo de suspensor de revestimento auxiliar 50 é proibido quando o rebordo58 (veja a figura 1B) na extremidade inferior do expansor tubular 40 se en-caixa na superfície de topo 60 no corpo de suspensor 50, conforme mostra-do na figura 1C. Este encaixe na conclusão do processo de expansão radialcausa um pico na pressão de fixação, como um indicador da conclusão doprocesso de expansão. Esta posição é mostrada na figura 2B. A ferramentade assentamento então pode ser recuperada, deixando o expansor tubularposicionado radialmente para dentro de e alinhado axialmente com o sus-pensor de revestimento auxiliar, para manutenção do corpo de suspensor derevestimento auxiliar em encaixe de sujeição com a coluna de revestimento.

Um ou mais talões, arcos circulares ou saliências circulares 62no exterior do expansor tubular 40 formam uma série de selos de esfera demetal com metal que prove um selo estanque a gás entre o conjunto de ex-pansor tubular fixado 40 e de corpo de suspensor de revestimento auxiliarfixado 50. O expansor tubular preferencialmente é um membro em formatode luva contínuo o qual suporta radialmente o corpo de suspensor de reves-timento auxiliar, uma vez expandido. O diâmetro externo e o diâmetro internodo expansor são substancialmente constantes ao longo de seu comprimento(exceto pelas saliências anulares), desse modo se reduzindo a probabilidadede o expansor deslizar para fora de debaixo do suspensor de revestimentoauxiliar fixado, após a ferramenta de assentamento ser recuperada para asuperfície.

A extremidade superior do expansor tubular 40 pode ter umaluva de vedação voltada para cima 38 (veja as figuras 1A e 1B) com umasuperfície de vedação interna 66 adequada para o recebimento de um niplede conexão com vedação, após o revestimento auxiliar ser instalado no po-ço. O corpo de expansor tubular 40 assim pode ser posicionado no corpo desuspensor de revestimento auxiliar 50 para expansão do suspensor de re-vestimento auxiliar, enquanto a luva superior 38 integral com e acima docorpo de suspensor de revestimento auxiliar pode ser usada para formaçãode um selo com um niple de vedação para extensão do revestimento auxiliarpara cima.

A ferramenta de assentamento hidráulica pode ser conectada àsroscas internas 72 no corpo de suspensor de revestimento auxiliar 50 porroscas externas 74 em garras de pinça liberáveis 76. As garras de pinça seestendem a partir do anel de pinça 78 circundando o mandril de ferramentade assentamento 16. Na posição de assentamento, as extremidades inferio-res de garras de pinça 80 são impedidas de se flexionarem radialmente paradentro pela porca 82 que é conectada de forma roscada ao mandril 16 poruma rosca para a esquerda em 84. O mandril 16 da ferramenta de assenta-mento se move em uma direção para cima, durante uma fixação das cunhasde suspensor de revestimento auxiliar, e se torna estacionário, uma vez queas cunhas sejam fixadas. Uma aplicação continuada de pressão na ferra-menta de assentamento move o expansor tubular 40 mais para o corpo desuspensor 50.

A operação de fixação precedente faz com que os pistões semovendo para cima (conectores) 12 e os pistões se movendo inferiores (co-nectores) 13 se choquem ou separem um do outro, conforme o expansortubular 40 for movido para o corpo de suspensor 50 para fixação do suspen-sor de revestimento auxiliar. Depois disso, o tubo de perfuração pode serbaixado para colapsar, o choque de fixação fazendo com que o mandril 16se mova para baixo em relação ao anel de pinça 78. Este movimento parabaixo faz com que as roscas 74 no mandril 16 se movam de uma posiçãoaxialmente espaçada para uma posição encaixada com um mecanismo decatraca 92 no anel de pinça 78 retido no corpo de suspensor 50 pelas roscasexternas 74 nas garras de pinça 76. O movimento para baixo do mandril 16adicionalmente faz com que a rosca 82 seja movida de sua posição de as-sentamento e fixação, suportando as extremidades inferiores 80 de garrasde pinça para uma posição axialmente espaçada abaixo das garras de pin-ça, conforme mostrado na figura 2B. A ferramenta de assentamento assimpode ser recuperada meramente ao se puxar o mandril 16, permitindo queas garras de pinça 76 se movam radialmente para dentro e se desencaixemdas roscas 74. Assim, é um recurso da invenção que a ferramenta de assen-tamento possa ser recuperada sem uma rotação para a direita da coluna detrabalho ou do mandril 16.

O conjunto atuador da ferramenta de assentamento pode serremovido, alternativamente, pelo desenroscamento da conexão roscada 84.A conexão roscada à esquerda 84 assim pode ser uma reserva para a des-conexão preferida, conforme discutido acima, o que não requer uma rotaçãode coluna de trabalho. Pelo desenroscamento pela rotação para a direita dacoluna de trabalho, a porca 82 então é livre para cair e se mover de sua po-sição suportando a superfície interna das garras de pinça 76. A porca 62pode ser capturada em um acoplamento inferior. Uma força para cima apli-cada ao anel de pinça então faz com que as garras de pinça 76 se flexionempara dentro, movendo as roscas externas nas garras de pinça de um encai-xe com as roscas internas no corpo de suspensor de revestimento auxiliar. Aferramenta de assentamento então está livre para ser removida do suspen-sor de revestimento auxiliar fixado.

A figura 2A descreve o conjunto atuador 10 tocado para mover oexpansor tubular 40 no corpo de suspensor de revestimento auxiliar 50. Secomparada com a vista da figura 1A, o conector superior ou pistão superior12 e o mandril 16 axialmente preso a ele se moveram para cima, em respos-ta a uma pressão de fluido passando através da ancoragem 18 e para a câ-mara entre os pistões e entre o mandril e a luva externa 17. O conector infe-rior ou pistão inferior 13 axialmente preso à luva externa 17 se moveu parabaixo em relação ao mandril 16, criando uma câmara de fluido entre o fundodo conector superior 12 e o topo do conector inferior 13.

A figura 2B descreve o corpo de suspensor de revestimento au-xiliar fixado 50 com o expansor tubular 40 ali e a extremidade inferior da luvade vedação 38 integral com o expansor tubular 40 e se estendendo para ci-ma a partir do expansor tubular. Um niple de vedação pode ser inserido naporção de luva de vedação superior 38 do expansor tubular 40, até um re-bordo do niple de vedação contatar a superfície de sede 79, conforme mos-trado na figura 2B. A luva de vedação 38 preferencialmente é integral com aextremidade superior do expansor tubular 40, e, preferencialmente, tem umasuperfície interna cilíndrica polida para formação de um selo com uma super-fície externa cilíndrica do niple de vedação. O niple de vedação também po-de incluir um selo elastomérico, tal como uma pilha de selo Chevron, paraformação de um selo com a superfície interna cilíndrica da luva de vedação.O niple de vedação também pode ser fornecido com um ou mais selos deesfera de metal com metal externos para encaixe de vedação de metal commetal com uma superfície interna de uma luva de vedação. As saliências devedação alternativamente poderiam ser providas no D.l. do corpo de sus-pensor de revestimento auxiliar, embora prover as saliências no expansortubular possa ser menos dispendioso de se fabricar.

O método de fixação de um suspensor de revestimento auxiliarde acordo com esta invenção dentro de um poço é um melhoramento consi-derável em relação aos suspensores da técnica anterior, porque a expansãoradial do corpo de suspensor de revestimento auxiliar efetivamente fecha oespaço anular entre o revestimento e o revestimento auxiliar, provendo umaintegridade de alta pressão no topo do revestimento auxiliar que é conven-cionalmente igual à menor do revestimento ou do revestimento auxiliar. Acapacidade de suspensão de revestimento auxiliar pode ser aumentada,sem sacrifício da área de fluxo anular pelo aumento da área superficial dascunhas de perfil baixo. O melhoramento na integridade de pressão e a clas-sificação de suspensão provêem um efeito de longa duração, porque o ex-pansor suporta continuamente o corpo de suspensor de revestimento auxili-ar. A ferramenta de assentamento é liberada do conjunto de suspensor derevestimento auxiliar fixado sem requerer uma rotação para a direita da co-luna de trabalho.

Outros mecanismos de engate além de mecanismos de pinçapodem ser usados para a interconexão seletiva do corpo de suspensor derevestimento auxiliar com o mandril de ferramenta de assentamento. Umanel retentor pode ser usado, alternativamente, para o encaixe e o desen-caixe de forma seletiva de uma ranhura para servir para esta função. Umoutro tipo de mecanismo de captura pode incluir um ou mais cães móveis,cada um para adaptação em uma fenda.

Um outro recurso do suspensor de revestimento auxiliar expan-sível é que não há partes móveis no suspensor de revestimento auxiliar quepossam se tornar desencaixadas do corpo de suspensor de revestimentoauxiliar, durante uma instalação do revestimento auxiliar no poço, desse mo-do tornando difícil ou impossível levar o revestimento auxiliar para a profun-didade de fixação requerida. Por essa razão, o suspensor de revestimentoauxiliar expansível é particularmente desejável por sua adaptação para usoem operações de perfuração de revestimento auxiliar. Esta é uma técnicapara a perfuração do poço pelo posicionamento de uma broca de perfuraçãono fundo do revestimento auxiliar e rodando-se o tubo de perfuração (colunade trabalho) e o revestimento auxiliar para a perfuração do revestimento au-xiliar no poço. De modo a se perfurar o revestimento auxiliar no poço, umarotação relativa é proibida entre o revestimento auxiliar e a ferramenta deassentamento e o tubo de perfuração durante esta operação. Contudo, umarotação relativa entre a ferramenta de assentamento e o revestimento auxili-ar após o revestimento auxiliar ser perfurado para a posição e suspenso apartir do revestimento é permitida, de modo a se efetuar uma liberação daferramenta de assentamento do suspensor de revestimento auxiliar fixado.Também, esta técnica pode ser usada à parte de uma posição de perfuraçãopara rotação do revestimento auxiliar e, desse modo, inserir mais facilmenteo revestimento auxiliar em um poço com desvio. Uma rotação de revesti-mento auxiliar pode ser obtida com o uso de cães, conforme mostrado naU.S. Ns de Série 10/855.044. Aqueles versados na técnica apreciam queapenas a porção superior de um revestimento auxiliar 98 é mostrada na figu-ra 2B. Um revestimento auxiliar típico pode se estender para baixo centenasde metros (pés) 1 pé = 0,3048 m ou mais a partir do corpo 50.

O conjunto pode incluir um ou mais cães cada para encaixe emuma fenda no revestimento auxiliar para o travamento de forma rotativa deum ou mais cães ao revestimento auxiliar. Uma embreagem seletivamenteengata e desengata uma rotação entre um mandril de ferramenta de assen-tamento e um ou mais cães, de modo que o revestimento auxiliar gire com omandril de ferramenta de assentamento, quando a embreagem estiver enga-tada, e o revestimento auxiliar seja desconectado de forma rotativa do man-dril de ferramenta de assentamento, quando a embreagem estiver desenga-tada. Maiores detalhes referentes a esta técnica são mostrados no pedido deorigem, e são incorporados aqui como referência.

Um recurso em particular da presente invenção é que a ferra-menta de assentamento inclui um furo suficientemente grande para permitira passagem confiável de cimento e um ou mais bujões de cimentação po-dem passar através do furo da ferramenta de assentamento e cimentar orevestimento auxiliar no lugar. O cimento assim pode ser bombeado a partirda superfície através da coluna de trabalho e através do suspensor de re-vestimento auxiliar, então, para fora da extremidade inferior do revestimentoauxiliar e para o espaço anular entre o revestimento auxiliar e o furo de po-ço. Uma vez que a quantidade apropriada de cimento seja bombeada para alocalização, o suspensor de revestimento auxiliar pode ser fixado.

Conforme mostrado aqui, o expansor tubular é posicionado pelomenos parcialmente dentro do corpo de suspensor, desse modo expandindoradialmente pelo menos parte do corpo de suspensor de revestimento auxili-ar. Em outros casos, todo ou substancialmente todo o expansor tubular esta-rá dentro do corpo de suspensor de revestimento auxiliar, quando o conjuntofor fixado. Uma inserção completa do expansor tubular no corpo de suspen-sor de revestimento auxiliar não é requerida, contudo, para todas as aplica-ções.

Embora modalidades específicas da invenção tenham sido des-critas aqui em algum detalhe, isto foi feito unicamente para as finalidades deexplicação dos vários aspectos da invenção, e não se pretende limitar o es-copo da invenção, conforme definido nas reivindicações que se seguem.Aqueles versados na técnica compreenderão que a modalidade mostrada edescrita é de exemplo, e várias outras substituições, alterações e modifica-ções, incluindo, mas não limitando, aquelas alternativas de projeto especifi-camente discutidas aqui, podem ser feitas na prática da invenção, sem sedesviar de seu escopo.

Claims (20)

1. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento para uso em fundo de poço em um furo de poço para for-mação de um selo com uma coluna de revestimento e suporte de um reves-timento auxiliar no suspensor de revestimento auxiliar, o conjunto de sus-pensor de revestimento auxiliar e ferramenta de assentamento compreen-dendo:um corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular suportá-vel de forma removível em uma ferramenta de assentamento para posicio-namento do revestimento auxiliar poço abaixo, o corpo de suspensor de re-vestimento auxiliar tubular tendo um diâmetro externo de suspensor inicialmenor do que um diâmetro interno da coluna de revestimento, o corpo desuspensor de revestimento auxiliar tubular sendo radialmente expansívelpela ferramenta de assentamento para formar um selo com a coluna de re-vestimento;um expansor tubular suportável de forma removível na ferramen-ta de assentamento, o expansor tubular tendo um diâmetro externo de ex-pansor maior do que um diâmetro interno de corpo de suspensor inicial;a ferramenta de assentamento incluindo um ou mais atuadorespara o movimento de forma forçada do expansor tubular axialmente a partirde uma posição axialmente espaçada do corpo de suspensor de revestimen-to auxiliar tubular para uma posição substancialmente dentro do corpo desuspensor de revestimento auxiliar tubular, desse modo se expandindo radi-almente o corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular contra a colu-na de revestimento, para prender o expansor tubular e o corpo de suspensorde revestimento auxiliar tubular de fundo de poço;o corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular axialmenteinterconectado com um mandril de ferramenta de assentamento por um me-canismo de pinça, o mecanismo de pinça sendo impedido de se mover radi-almente para dentro por um batente anular, quando o suspensor de revesti-mento auxiliar for assentado no poço;o batente anular se movendo axialmente em relação ao meca-nismo de pinça, após o expansor tubular ser posicionado pelo menos parci-almente no corpo de suspensor de revestimento auxiliar para expansão docorpo de suspensor de revestimento auxiliar; eum mecanismo de engate para interconexão do mecanismo depinça e do mandril de ferramenta de assentamento, quando o expansor tu-bular estiver posicionado pelo menos parcialmente no corpo de suspensorde revestimento auxiliar, desse modo se permitindo um movimento radial-mente para dentro do mecanismo de pinça para liberação da ferramenta deassentamento do suspensor de revestimento auxiliar fixado.

2. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde a ferramenta deassentamento tem um furo interno para a passagem de cimento através daferramenta de assentamento e para fora de uma extremidade inferior do re-vestimento auxiliar.

3. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde o mecanismo deengate inclui um anel de catraca em um dentre o mecanismo de pinça e omandril de ferramenta de assentamento e roscas de catraca no outro dentreo mecanismo de pinça e o mandril de ferramenta de assentamento.

4. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 3, onde o anel de catraca ésuportado no mecanismo de pinça.

5. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde o batente anularinclui uma rosca à esquerda para a liberação da ferramenta de assentamen-to do corpo de suspensor de revestimento auxiliar fixado por uma rotaçãopara a direita da coluna de trabalho.

6. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende:um ou mais selos obturadores no corpo de suspensor de reves-timento auxiliar tubular para formação de um selo com a coluna de revesti-mento, mediante uma expansão do corpo de suspensor de revestimento au-xiliar tubular; euma pluralidade de cunhas fixadas no corpo de suspensor derevestimento auxiliar tubular para prenderem o corpo de suspensor de reves-timento auxiliar à coluna de revestimento, quando o corpo de suspensor derevestimento auxiliar tubular for expandido pelo expansor tubular.

7. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde o expansor tubularé selado ao suspensor de revestimento auxiliar tubular por uma pluralidadede saliências anulares em uma superfície do expansor tubular.

8. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde o expansor tubulartem uma superfície externa geralmente cilíndrica ao longo de um compri-mento axial do expansor tubular, de modo que o suspensor de revestimentoauxiliar tubular seja expandido substancialmente pela mesma quantidade aolongo do comprimento axial do expansor tubular.

9. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 1, onde um batente no cor-po de suspensor de revestimento auxiliar tubular limita um movimento axialdo expansor tubular com respeito ao corpo de suspensor de revestimentoauxiliar tubular.

10. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento para uso poço abaixo em um furo de poço, para formaçãode um selo com uma coluna de revestimento e suporte de um revestimentoauxiliar no suspensor de revestimento auxiliar, o conjunto de suspensor derevestimento auxiliar e ferramenta de assentamento compreendendo:um corpo de suspensor de revestimento auxiliar suportável deforma removível em uma ferramenta de assentamento para posicionamentodo revestimento auxiliar poço abaixo, o corpo de suspensor de revestimentoauxiliar suportando o revestimento auxiliar no poço;um expansor tubular suportável de forma removível na ferramen-ta de assentamento, o expansor tubular tendo um diâmetro externo de ex-pansor maior do que um diâmetro interno de corpo de suspensor inicial;a ferramenta de assentamento incluindo um ou mais atuadorespara o movimento de forma forçada do expansor tubular axialmente a partirde uma posição axialmente espaçada do suspensor de revestimento auxiliartubular para uma posição dentro do suspensor de revestimento auxiliar tubu-lar, desse modo se expandindo radialmente o corpo de suspensor de reves-timento auxiliar tubular contra a coluna de revestimento, para prender o ex-pansor tubular e o corpo de suspensor de revestimento auxiliar poço abaixo;o corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular axialmenteinterconectado com um mandril de ferramenta de assentamento por um me-canismo de pinça, o mecanismo de pinça sendo impedido de se mover radi-almente para dentro por um batente anular, quando o suspensor de revesti-mento auxiliar for assentado no poço;o batente anular se movendo axialmente em relação ao meca-nismo de pinça, após o expansor tubular ser posicionado pelo menos parci-almente no corpo de suspensor de revestimento auxiliar; eum mecanismo de engate para interconexão do mecanismo depinça e do mandril de ferramenta de assentamento, quando o expansor tu-bular estiver posicionado pelo menos parcialmente no corpo de suspensorde revestimento auxiliar, desse modo se permitindo um movimento radial-mente para dentro do mecanismo de pinça para liberação da ferramenta deassentamento do suspensor de revestimento auxiliar fixado.

11. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 10, onde o mecanismo deengate inclui um anel de catraca em um dentre o mecanismo de pinça e omandril de ferramenta de assentamento e roscas de catraca no outro dentreo mecanismo de pinça e o mandril de ferramenta de assentamento.

12. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 10, onde o batente anularinclui uma rosca à esquerda para a liberação da ferramenta de assentamen-to do corpo de suspensor de revestimento auxiliar fixado por uma rotaçãopara a direita da coluna de trabalho.

13. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 10, onde o expansor tubularé selado ao suspensor de revestimento auxiliar tubular por uma ou mais sa-liências anulares em uma superfície externa do expansor tubular, e o expan-sor tubular tem uma superfície externa geralmente cilíndrica ao longo de umcomprimento axial do expansor tubular, de modo que o suspensor de reves-timento auxiliar tubular seja expandido substancialmente pela mesma quan-tidade ao longo do comprimento axial do expansor tubular.

14. Conjunto de suspensor de revestimento auxiliar e ferramentade assentamento de acordo com a reivindicação 10, onde a ferramenta deassentamento inclui um mandril central com um furo para a passagem decimento através da ferramenta de assentamento, antes da fixação do sus-pensor de revestimento auxiliar.

15. Método de suspensão de um revestimento auxiliar em umfuro de poço para formação de um selo com uma coluna de revestimento, ométodo compreendendo:o posicionamento de um corpo de suspensor de revestimentoauxiliar tubular expansível e de um expansor tubular em uma ferramenta deassentamento, o corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular tendoum diâmetro interno de suspensor de revestimento auxiliar inicial e um diâ-metro externo de suspensor de revestimento auxiliar inicial menor do que umdiâmetro interno da coluna de revestimento, o expansor tubular tendo umdiâmetro externo de expansor maior do que o diâmetro interno de suspensorde revestimento auxiliar inicial;o posicionamento do corpo de suspensor de revestimento auxili-ar em uma profundidade selecionada em um furo de poço a partir de umacoluna de trabalho;o movimento forçado do expansor tubular axialmente para umaposição substancialmente no corpo de suspensor de revestimento auxiliartubular para expansão radial do corpo de suspensor de revestimento auxiliartubular contra a coluna de revestimento, desse modo se prendendo o corpode suspensor de revestimento auxiliar tubular e o expansor tubular poço a-baixo;a interconexão axial do suspensor de revestimento auxiliar tubu-lar com um mandril de ferramenta de assentamento por um mecanismo deengate impedido de se mover radialmente para dentro, quando o suspensorde revestimento auxiliar for assentado no poço;um movimento axial de um batente em relação ao mecanismode engate, após o expansor tubular ser posicionado pelo menos parcialmen-te no corpo de suspensor de revestimento auxiliar tubular; eo desencaixe do mecanismo de engate após o expansor tubularser posicionado pelo menos parcialmente no corpo de suspensor de reves-timento auxiliar, desse modo se permitindo um movimento radialmente paradentro do mecanismo de engate para liberação da ferramenta de assenta-mento do corpo de suspensor de revestimento auxiliar fixado.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, que ainda com-preende:a provisão de um anel de catraca em um dentre o mecanismo eengate e um mandril de ferramenta de assentamento, e a provisão de roscasde catraca no outro dentre o mecanismo de engate e o mandril de ferramen-ta de assentamento.

17. Método de acordo com a reivindicação 15, que ainda compreende:a formação de um selo do expansor tubular com o corpo de sus-pensor de revestimento auxiliar tubular por uma pluralidade de saliênciasanulares em uma superfície externa do expansor tubular.

18. Método de acordo com a reivindicação 15, que ainda compreende:a provisão de um ou mais selos de obturador no corpo de sus-pensor de revestimento auxiliar tubular para formação de um selo com a co-luna de revestimento, mediante uma expansão do corpo de suspensor derevestimento auxiliar tubular; ea fixação de uma pluralidade de cunhas no corpo de suspensorde revestimento auxiliar tubular para fixação do suspensor tubular à colunade revestimento, quando o corpo de suspensor de revestimento auxiliar tu-bular for expandido pelo expansor tubular.

19. Método de acordo com a reivindicação 15, que ainda com-preende:o posicionamento do expansor tubular acima do corpo de sus-pensor de revestimento auxiliar tubular, antes do movimento forçado do ex-pansor tubular substancialmente no corpo de suspensor de revestimentoauxiliar tubular.

20. Método de acordo com a reivindicação 15, que ainda com-preende:a passagem de cimento através do revestimento auxiliar, quandoo corpo de suspensor de revestimento auxiliar for fixado, para a cimentaçaodo revestimento auxiliar no furo de poço.