BRPI0903393A2 - sistema a ser utilizado com um poço, e método utilizável em um poço que possui uma pluralidade de zonas isoladas e uma tubagem de produção - Google Patents

Abstract

Um sistema que é utilizável com um poço inclui uma coluna de tubagem de produção que se estende para dentro de uma zona isolada do poço e uma pluralidade de módulos de estrangulamento que são dispostos na zona isolada para controlar a comunicação entre uma passagem da coluna da tubagem de produção e a zona. Cada módulo de estrangulamento inclui um estrangulamento associado, que é removível do módulo de estrangulamento sem a desmontagem da coluna de tubagem de produção. Cada módulo de estrangulamento é independentemente controlável um relativamente ao(s) outro(s) módulo(s) para seletivamente permitir e impedir fluxo através do estrangulamento associado.

Description

SISTEMA A SER UTILIZADO COM UM POÇO, E MÉTODO UTILIZÁVEL EMUM POÇO QUE POSSUI UMA PLURALIDADE DE ZONAS ISOLADAS E UMATUBAGEM DE PRODUÇÃO

Fundamentos

A invenção está relacionada de modo geral a umaplataforma de válvula de controle de fluxo.

Um poço tipico pode incluir válvulas de controle defluxo para os propósitos do gerenciamento da comunicaçãodos fluidos de injeção e/ou de produção. Um tipo de válvulaconvencional de controle de fluxo é uma válvula"abre/fecha" que tem dois estados: um estado aberto no qualum fluxo é comunicado através da passagem de fluxo daválvula; e um estado fechado para bloquear a comunicaçãofluida através da passagem de fluxo da válvula. Um outrotipo de válvula convencional de controle de fluxo é uma de"estrangulamento", uma válvula cuja efetiva seçãotransversal da área do trajeto de fluxo pode ser variadapara os propósitos de controlar a taxa de produção ou deinjeção através da válvula.

Independentemente da válvula de controle de fluxoser uma válvula abre/fecha ou de estrangulamento, umatipica válvula de controle de fluxo pode ser uma válvula dotipo manga que geralmente inclui uma única manga deslizantee um atuador para movimentar a manga par cobrir oudescobrir portas de fluxo em um mandril da válvula. A mangade um estrangulamento pode ter múltiplas posições abertas,cada uma das quais está associada com uma diferente área defluxo (para acomodar diferentes condições de reservatório)e um conjunto diferente de portas de fluxo no mandril. 0estrangulamento pode adicionalmente incluir um mecanismo deindexação ou de contagem para ciclar o estrangulamento deuma posição aberta para uma outra.

A utilização de uma válvula convencional decontrole de fluxo pode encontrar diversos desafios. Osmecanismos de indexação ou de contagem de umestrangulamento variável são tipicamente complexos e caros.

Adicionalmente, a energia ou força, que é usada paramovimentar a manga deslizante contra o diferencial depressão no interior do furo no poço pode ser tipicamentealto devido ao grande tamanho dos selos. Isso significageralmente que uma pressão operacional relativamente alta éusada para acionar a manga, que pode requerer a geração deuma pressão relativamente alta na superfície do poço.

As válvulas de controle de fluxo não sãotipicamente escalonáveis. Portanto, tubulaçõesdiferentemente dimensionados requerem estrangulamentosdiferentemente dimensionados tal que o trajeto do fluxoatravés da tubulação não seja indevidamente restringidopela trajetória central de fluxo através do mandril doestrangulamento. Além disso, as válvulas de controle defluxo para produtores de petróleo podem ser diferentes queas válvulas de controle de fluxo para injetores de água.

Modo, existe uma continuada necessidade quanto auma plataforma de válvula de controle de fluxo que estejavoltada a um ou mais dos desafios que são apresentadosacima bem como a outros desafios não identificados.

Sumário

Em uma modalidade da invenção, um sistema que sejautilizável com um poço inclui uma coluna de tubagem deprodução que se estende para dentro de uma zona isolada dopoço e uma pluralidade de módulos de estrangulamento quesão dispostos na zona isolada para controlar a comunicaçãoentre uma passagem da coluna de tubagem de produção e azona. Cada módulo de estrangulamento inclui umestrangulamento associado, o qual é removível do módulo deestrangulamento sem a desmontagem da coluna de tubagem deprodução. Cada módulo de estrangulamento éindependentemente controlável relativamente ao(s) outro(s)módulo(s) de estrangulamento para seletivamente permitir edesativar o fluxo através do estrangulamento associado.

Em uma outra modalidade da invenção, uma técnica éutilizável com um poço que possui uma pluralidade de zonasisoladas e uma tubagem de produção inclui em cada zona, oprovimento de um conjunto de módulos de estrangulamentopara controlar a comunicação entre uma passagem da tubagemde produção e a zona. Cada módulo de estrangulamento incluium estrangulamento associado que é removível do módulo deestrangulamento sem desmontagem da tubagem de produção, ecada módulo de estrangulamento é independentementecontrolável relativamente ao(s) outro(s) módulo() deestrangulamento do conjunto. Para cada zona, um ou maismódulos de estrangulamento são selecionados, e o(s)módulo(s) de estrangulamento selecionado(s) sãoconfigurados para comunicar fluido entre a passagem datubagem de produção e a zona; e para cada zona, acomunicação fluida através do(s) módulo(s) deestrangulamento não selecionado(s) é fechada.

Vantagens e outras características da invenção setornarão evidentes a partir dos desenhos apresentadosadiante, descrição e reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos

As Figuras 1 e 2 são diagramas esquemáticos desistemas representativos de controle de fluxo de poço deacordo com modalidades da invenção.

A Figura 3 é um diagrama em seção transversal deuma plataforma de válvula de controle de fluxo tomada aolongo da linha 3-3 da Figura 1 de acordo com uma modalidadeda invenção.

As Figuras 4 e 5 são vistas em seção transversal deplataformas de válvulas de controle de fluxo de acordo comoutras modalidades da invenção.As Figuras 6, 7, 8, 9 e 10 são vistas em seçãotransversal parciais de um módulo de válvula de controle defluxo em diferentes estados de acordo com modalidades dainvenção.

As Figuras 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 e21 são diagramas esquemáticos de uma plataforma de válvulade controle de fluxo em diferentes estados de acordo commodalidades da invenção.

A Figura 22 é um diagrama esquemático de umaplataforma de válvula de controle de fluxo de acordo comoutra modalidade da invenção.

Descrição Detalhada

Na descrição adiante, numerosos detalhes sãoapresentados para prover uma compreensão da presenteinvenção. Todavia, será entendido por aqueles usualmenteversados na técnica que a presente invenção pode serpraticada sem esses detalhes e que numerosas variações oumodificações a partir das modalidades descritas sãopossíveis.

Como usado aqui, os termos "acima" e "abaixo";"cima" e "baixo"; superior" e "inferior"; "ascendente" e"descendente"; e outros termos semelhantes indicativos deposições relativas acima ou abaixo de um dado ponto ouelemento são usados nessa descrição para descrever de modomais claro algumas modalidades da invenção. Todavia, quandoaplicados a equipamento e métodos para uso em poços que sãodesviados ou horizontais, tais termos podem se referir daesquerda para a direita, da direita para esquerda, ourelacionamento em diagonal como apropriado.

Referindo à Figura 1, um poço 10 inclui um furo depoço 20 que se estende para baixo através de diversas zonasde produção ou de injeção 40 (zonas representativas 40i e402, sendo descritas na Figura 1 como exemplos). Uma colunade tubagem de produção 30 (uma coluna de tubagem deprodução ou uma coluna de injeção, como exemplos) seestende para baixo ao interior do furo de poço 20 atravésdas zonas 40. Como mostrado na Figura 1, o furo de poço 20pode ser revestido tubulação com uma coluna de "casing" 22.Todavia, de acordo com outras modalidades da invenção, ofuro de poço 20 pode ser não revestido com tubulação. Énotado que o poço 10 pode ser um poço subterrâneo ousubmarino, dependendo da modalidade particular da invenção.Desse modo, muitas variações são contempladas e estãocontidas no escopo das reivindicações anexas.

Dependendo da modalidade particular da invenção, acoluna de tubagem de produção 30 pode receber fluido, talcomo petróleo ou gás, por exemplo, proveniente de uma zonaparticular 40 e comunicar o petróleo ou gás para asuperfície do poço 10; ou alternativamente, a coluna detubagem de produção 30 pode entregar fluidos que sãoinjetados para o interior de uma zona particular 40. Cadazona 40 é uma zona isolada que pode ser formada entredispositivos de isolamento, tal como, por exemplo,obturadores que formam selos anulares entre a superfícieexterior da coluna de tubagem de produção 30 e a superfícieinterior da coluna de "casing" 22 (para modalidades dainvenção em que o furo de poço 20 está revestida comtubulação. Desse modo, por exemplo, a zona superior 4 Oidescrita na Figura 1 está formada entre dois obturadores 24e 26; e a zona inferior 402 está formada entre doisobturadores 26 e 28. É notado que o poço 10 pode ter umaúnica zona 40 ou pode ter mais que duas zonas, de acordocom outras modalidades da invenção.

Para os propósitos de regular a produção ou ainjeção proveniente/para uma zona particular 40, o poço 10tem um sistema de plataforma de válvula de controle defluxo que é formado a partir de múltiplas estações decontrole de fluxo 50 (duas estações de controle fluxorepresentativas 50i e 502 são descritas na Figura 1). Cadaestação 50 está disposta em uma zona particular 40, e cadaestação 50 contém cartuchos de válvula de controle defluxo, ou módulos 55, os quais são posicionados em torno doperímetro da coluna de tubagem de produção 30 (distribuídosfora da coluna de tubagem de produção 30 em torno de umeixo longitudinal 11 da coluna 30, por exemplo) parapropósitos de regular a comunicação de fluido entre oanular e uma passagem central 32 da coluna de tubagem deprodução 30.Mais especificamente, de acordo com modalidades dainvenção descritas aqui, os módulos 55 de cada estação 50pode conter pelo menos alguns estrangulamentosdiferentemente dimensionados (isto é, cada estrangulamentopode ter uma diferente seção transversal da área de fluxo).

Embora em outras modalidades, os módulos 55 de cada estaçãopossam conter pelo menos alguns dos estrangulamentos demesma dimensão (isto é cada estrangulamento pode ter umasubstancialmente idêntica seção transversal da área defluxo). Cada módulo 55 é independentemente configurável oupara permitir a comunicação fluida através de seuestrangulamento ou para bloquear tal comunicação. Maisparticularmente, para os propósitos de controlar acomunicação fluida em uma estação particular 50, um ou maismódulos de estrangulamento 55 pode ser selecionado paracomunicar fluido entre o anular e a passagem central 32 dacoluna de tubagem de produção 30, e não permitir ocorrercomunicação fluida através dos restantes estrangulamentosnão selecionados. Desse modo, um ou mais dos módulos 55 daestação 50i pode ser selecionado para propósitos decomunicação fluida entre um anular 41 da zona 4 0 e apassagem central 32; e do mesmo modo, um ou mais dosmódulos 55 da estação 5Ü2 pode ser selecionado parapropósitos de comunicação fluida entre um anular 4 3 da zona402 e a passagem central 32.Mediante selecionar os estrangulamentos desse modo,a seção transversal efetiva da área de fluxo entre a zona ea tubagem de produção 30 pode ser regulada. Portanto, casoas condições no interior do poço se alterem em uma zonaparticular 40, os módulos de estrangulamento 55 daapropriada estação 50 podem ser reconfigurados paraestabelecer uma nova seção transversal efetiva da área defluxo a fim de lidar com a alteração.

Em geral, cada módulo 55 inclui uma válvulaabre/fecha que pode ser controlada a partir da superfíciedo terreno do poço, a partir de circuitos elétricosautônomos no interior do poço ou a partir de um outro localpara propósitos de selecionar se acaso ocorre comunicaçãofluida através do estrangulamento do módulo 55. É notadoque dependendo da modalidade particular da invenção, apenasum único módulo 55 da estação 50 pode ser aberto oumúltiplos módulos 55 da estação 50 podem ser abertos. Dessemodo, muitas variações são contempladas e estão contidas noescopo das reivindicações anexas.

Como adicionalmente descrito adiante, os módulos 55podem estar dispostos de modo circunferencial em torno doexterior da coluna de tubagem de produção 30, o que permiteacesso relativamente fácil aos estrangulamentos parapropósitos de substituição ou de alteração dos tamanhos dosestrangulamentos. Desse modo, diferente dos arranjosconvencionais, os estrangulamentos podem ser facilmentetrocados para se adaptar à particular aplicação no interiordo poço. Além disso, a passagem central interna da estação50 é independente dos estrangulamentos ou tamanhos doestrangulamento. Mediante permitir acesso aosestrangulamentos fora da coluna de tubagem de produção 30,a coluna 30 não necessita ser desmontada para propósitos deacessar ou alterar um estrangulamento.

Como adicionalmente descrito adiante, de acordo comas modalidades da invenção, duas linhas hidráulicas decontrole 62 e 64 e uma linha elétrica 60 são usadas para ospropósitos de selecionar os estados (aberto ou fechado) deum módulo 55. Embora as linhas 60, 62 e 64 sejam descritascomo se estendendo até a superfície do poço 10, é notadoque os estados do módulo 50 podem ser alterados de formaautônoma por meio do circuito elétrico inteligente situadono interior do poço ou nas proximidades das estações 50, deacordo com outras modalidades da invenção.

É notado que uma zona particular 40 pode conterválvulas de controle de fluxo outras que as válvulas daestação 50, de acordo com modalidades da invenção. Porexemplo, a Figura 2 descreve um poço 80 que é similar aopoço 10 descrito na Figura 1, com as mesmas referênciasnuméricas sendo usadas para descrever os mesmoscomponentes. Todavia, para o exemplo descrito na Figura 2,a zona 40i inclui uma adicional válvula do tipo abre/fecha84 que está situada na zona 40i com a estação 50i. Aválvula 84 pode ser controlada, por exemplo, utilizando asmesmas linhas 60, 62 e 64 que são usadas para os propósitosde controlar as estações 50i e 5Ü2. Outras variações sãocontempladas e estão inseridas no escopo das reivindicaçõesanexas.

A Figura descreve uma vista em seção transversalda estação 50 tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 1 deacordo com algumas modalidades ilustrativas da invenção.

Para esse exemplo, a estação 50 está configurada para umaaplicação de produção, como indicado pelas setasindicativas da direção de fluxo na Figura 3. A coluna detubagem de produção 32, portanto, serve como um cubo querecebe o fluido do poço proveniente dos módulos deestrangulamento abertos 55. Como mostrado, os módulos 55podem ser externos à coluna de tubagem de produção 30 edistribuídos em um modelo que seja concêntrico ao eixolongitudinal 11 da coluna 30. Cada módulo 55 possui portasradiais associadas (não mostradas na Figura 3) parcomunicar fluido entre um espaço interno do módulo 55 e oanular do poço 10, e cada módulo 55 possui geralmente omesmo tamanho de seção transversal geral.

De acordo com algumas mos da invenção, osestrangulamentos dos módulos 55 pode ser diferentementedimensionados. Todavia, de acordo com outras modalidades dainvenção, mais que um módulo 55 pode ter o mesmo tamanho eestrangulamento dimensionado. Embora a Figura 3 descrevaoito módulos 55 (isto é, 55i, 552/ 553, 554, 555, 556, 557, e55s) , é entendido que a estação 50 pode conter mais oumenos que oito módulos 55, dependendo da modalidadeparticular da invenção.

A Figura 4 descreve uma estação 100 que estáespecificamente configurada para uma aplicação de injeção,como denotado pelas setas. Para esse exemplo, os módulos 55da Figura 3 estão substituídos com os módulos 110 (módulos110i, 1102, 1103, HO4, HO5, 1106, HO7, e 1108, sendodescritos como exemplos). Similar à estação 50 descrita naFigura 3, cada módulo 110 tem um estrangulamento 200associado, e a seção transversal das áreas de fluxo dosestrangulamentos pode variar muito entre os módulos 110.

Como mostrado na Figura 4, para esse exemplo de injeção, acoluna de tubagem de produção 30 serve como um cubo, namedida em que o fluxo e injeção passa através de um ou maisestrangulamentos 200, tal como indicado com as setas quemostram a direção do fluxo através do estrangulamento 200associado com o módulo 110i. O fluxo passa através dasportas radiais 111 para o interior do anular do poço 10.

A Figura 5 descreve uma estação alternativa 120 naqual os módulos 55 estão dispostos excentricamente em torodo eixo longitudinal 11 da coluna de tubagem de produção30. Devido ao posicionamento excêntrico dos módulos 55, acoluna de tubagem de produção 30 pode estar dispostaexcentricamente relativamente à coluna de yscasings" 22. Aestação 120 pode incluir um mandril dispostoexcentricamente 126 que contém aberturas para o propósitode posicionamento dos módulos. Naturalmente, a distribuiçãodos módulos 55 pode variar de acordo com outras modalidadesda invenção.

A Figura 6 descreve uma seção transversal do módulo55 de acordo com algumas modalidades da invenção. No geral,o módulo 55 pode incluir uma válvula abre/fecha quecontrola a comunicação fluida através de seuestrangulamento 200, isto é, a válvula controla acomunicação fluida entre a região anular que circunda omódulo 55 e a passagem central 32 da coluna de tubagem deprodução 30. De acordo com algumas modalidades da invenção,a válvula é formada a partir de mandril 170 que estádisposto dentro de um espaço interior 164 de uma carcaça160 do módulo 55. O mandril 170 pode ter um eixo que ésubstancialmente paralelo ao eixo longitudinal 11.

O mandril 170 inclui uma cabeça pistão 166 queestabelece duas câmaras em uma cavidade anular 169 doespaço interior 164 para os propósitos de controlar aposição axial do mandril 170: uma câmara superior 166 queestá em comunicação fluida com a linha hidráulica 64 e asuperfície superior da cabeça pistão 172; e uma câmarainferior 168 que está em comunicação fluida com a linhahidráulica 62 e a superfície inferior da cabeça pistão 172.Quando a pressão exercida sobre a cabeça pistão 172 pelofluido na linha hidráulica 64 excede a pressão exercidasobre a cabeça pistão 172 pelo fluido na linha hidráulica62, o mandril se movimenta para baixo até uma posição axialir (ver Figura 7, por exemplo). Reciprocamente, quando apressão exercida pelo fluido na linha hidráulica 62 nacabeça pistão 172 excede a pressão exercida na cabeçapistão 172 pelo fluido na linha hidráulica 64, o mandril170 se movimenta para uma posição axial superior (comodescrito na Figura 6) . A passagem 171 no mandril 170permite a comunicação fluida entre as cavidades 167 e 164.A passagem 171 está configurada para prevenir ou inibir ofecho hidráulico e permite ao mandril 170 se movimentarpara cima mediante transferir fluido a partir da pressão167 para o espaço interior 164 através da passagem 171 nomandril, ou permitir ao mandril se movimenta para baixomediante transferir fluido a partir do espaço interior 164para a passagem 167.

Em uma posição axial superior, o mandril 170bloqueia a comunicação entre a passagem central 32 dacoluna de tubagem de produção 30 e uma ou mais portasradiais 165 (uma porta radial sendo descrita na Figura 6)que estão formadas na carcaça 160 e estão em comunicaçãofluida com a região anular que circunda o módulo 55. Dessemodo, na posição superior, o mandril 170 bloqueia acomunicação fluida entre as portas radiais 165 e passagens167 (uma passagem estando descrita na Figura 6) que seestende através da carcaça 160 ao estrangulamento 200.Reciprocamente, na posição inferior (ver Figura 7, porexemplo), a válvula está aberta e as portas radiais 164 e apassagem 32 estão em comunicação.

O módulo 55 pode adicionalmente incluir uma válvulade controle 180 (tal como uma válvula solenóide ou outrotipo de válvula que abre e fecha e permite ou bloqueia ofluxo de fluido na linha de comunicação, por exemplo) queseletivamente estabelece comunicação entre as linhashidráulicas 62 e 64 e controla quando as diferenças napressão entre as linhas 62 e 64 podem ser usadas paraalterar o estado do módulo 55. A Figura 6 descreve aválvula 180 como estando aberta, o que impede o estado domódulo 55 de se alterar devido à equalização da pressãoentre as linhas 62 e 64. Portanto, enquanto a válvula 180permanecer aberta, o mandril 170 permanece na posiçãosuperior, independentemente das pressões exercidas pelaslinhas hidráulicas 62 e 64.

Referindo à Figura 7, para abrir comunicaçãoatravés do estrangulamento 200, o seguinte controle ocorre.

Primeiro a válvula de controle 180 é fechada, o que permiteao mandril 170 responder às diferenças de pressão entre aslinhas hidráulicas 62 e 64. Em seguida, a linha hidráulica62 é configurada para se comunicar, transferir, remover, oudescarregar fluido proveniente da câmara inferior 168. Emoutras palavras, a linha hidráulica 62 é configurada pararetornar o fluido hidráulico para a superfície do poço 10.A pressurização da linha hidráulica 64 exerce uma forçapara baixo sobre a cabeça pistão 172, o que induz o mandril170 a se mover para a posição axial inferior, como descritona Figura 7. Para essa posição do mandril 170, o módulo 55permite a comunicação fluida através de um trajeto queinclui as portas radiais 165, passagens 167 e oestrangulamento 200.

A Figura 8 descreve o módulo 55 aberto econfigurado para não responder às pressões que sãoexercidas pelas linhas hidráulicas 62 e 64. Maisespecificamente, a diferença entre as Figuras 7 e 8 é que aválvula de controle 180 está aberta, o que equaliza aspressões nas linhas hidráulicas 62 e 64.

Para os propósitos de fechar a comunicação atravésdo estrangulamento 200, o mandril 170 pode ser movido paracima até sua posição fechada, como descrito na Figura 9.Para isso ocorrer, a válvula de controle 180 é fechada,isolando desse modo as linhas hidráulicas 62 e 64 epermitindo ao mandril 170 responder às diferenças depressões nas linhas hidráulicas 62 e 64. Em seguida, alinha hidráulica é configurada para permitir fluidoproveniente da câmara superior 166 para transitar para ointerior da linha hidráulica 64, e a linha hidráulica 62 épressurizada. Isso cria um diferencial de pressão atravésda cabeça pistão 172 a fim de movimentar o mandril 170 devolta para uma posição axial superior e desse modo fechar acomunicação através do estrangulamento 200.

A Figura 10 descreve um estado aberto para ummódulo 206, que tem um projeto similar ao do módulo 55, comreferências numerais similares usadas para denotarcomponentes similares. Todavia, o módulo 206 é usadoprimordialmente para propósitos de injeção. Desse modo, assetas na Figura 10 descrevem um fluxo proveniente dapassagem central 32, através do estrangulamento 200 e paradentro da porta radial 165, para sair dentro do anular dopoço. Diferente do módulo 55, todavia, um dispositivo deprevenção de refluxo, tal como uma válvula de retenção 208,é disposto no trajeto de fluxo, tal como à jusante ou àmontante (como mostrado) do estrangulamento 200, para ospropósitos de prevenir fluxo através do estrangulamento 200em uma direção a partir das portas radiais 165 para apassagem 32. Assim, apenas um fluxo de injeção ocorreatravés do estrangulamento 200 quando o mandril 170 está naposição inferior, como descrito na Figura 10. Em outrasmodalidades, o módulo 55 pode ser executado sem umdispositivo de prevenção de refluxo, tal como a válvula deretenção 208, por exemplo, para os propósitos de injeção. Énotado que para o estado do módulo 206 descrito na Figura10, a válvula 180 é aberta para equalizar a pressão entreas linhas hidráulicas 62 e 64 tal que o módulo 206 nãoaltera os estados a despeito das pressão exercidas pelaslinhas hidráulicas 62 e 64 .

Entre outras características, o módulo 55 (verFigura 6, por exemplo) ou o módulo 206 (ver Figura 10) podeincluir uma passagem de equalização da pressão longitudinal171 que atravessa o comprimento do mandril 170 parapropósitos de equalizar a pressão acima e abaixo do mandril170. Adicionalmente, ou em lugar de, o módulo 55 ou 206pode incluir um plugue selado e removível 204 parapropósitos de permitir acesso externo relativamente fácilao estrangulamento 200 do módulo 55 ou 206 com exigência dadesmontagem da coluna de tubagem de produção 30. Nessecontexto, o plugue 206 pode ser removido na superfície dopoço para propósitos de instalar o estrangulamento 200apropriadamente dimensionado para a aplicação particulare/ou para propósitos de configuração do módulo 55 ou 206para injeção ou produção. Em algumas modalidadesalternativas, o módulo 55 ou 206 pode incluir uma mola av gás ou mecânica (não mostrada) para induzir o mandril numadireção ou em outra.

A Figura 11 descreve uma plataforma de válvula decontrole de fluxo representativa 215 de acordo com algumasmodalidades da invenção. Para esse exemplo, a plataforma215 inclui três estações representativas 50i, 502, e 5O3,que são operadas pelas linhas elétricas e hidráulicas 60,62 e 64. No geral, cada estação 50 inclui quatro módulos 55(isto é, módulos 55i, 552, 553 e 554) , os quais sãohidraulicamente conectados tal que a câmara superior 166(ver Figura 6, por exemplo) de cada módulo 55 é acopladahidraulicamente à câmara inferior 168 (ver Figura 6, porexemplo) de um outro módulo 55; e as câmaras superior 166 einferior 168 de cada módulo 55 são separadas por umarespectiva válvula de controle 180.

Mais especificamente, para a estação 50i, a câmarainferior 168 do módulo 55i é hidraulicamente acoplada àcâmara superior 166 do módulo 552; a câmara inferior 168 daestação 552 é hidraulicamente acoplada à câmara superior166 do módulo 553,- e a câmara inferior 168 da estação 553 éhidraulicamente acoplada à câmara superior 166 do módulo554. Adicionalmente, uma válvula de controle 220 (umaválvula solenóide controlada eletricamente, por exemplo)controla a comunicação entre a câmara superior 166 domódulo 55i e a linha hidráulica 64; e uma outra válvula decontrole 218 (uma válvula solenóide controladaeletricamente, por exemplo) controla a comunicaçãohidráulica entre a câmara inferior 168 do módulo 554 e alinha hidráulica 62. Como descrito na Figura 11, os módulos55 das outras duas estações 502 e 5O3 estão conectadashidraulicamente juntas e às linhas hidráulicas 62 e 64 emum modo similar, de acordo com alguma modalidade dainvenção.Para propósitos de exemplo, a plataforma de válvulade controle de fluxo 215 é descrita na Figura 11 em umestado no qual a totalidade dos módulos 55 está aberta. Énotado que esse estado pode ser usado para o estado inicialde inserção no furo da plataforma 215/ e em seguida, aslinhas hidráulicas 62 e 64 podem ser seletivamentepresurizadas e as válvulas de controle 180, 218 e 220 podemser seletivamente operadas para controlar quais módulos 55são abertos e quais módulos 55 são fechados.

Os procedimentos das Figuras 12, 13, 14, 15, 16,17, 18, 19, 20 e 21 descrevem uma seqüência representativaque mostra a transição da plataforma 215 desde o estadoinicial da Figura 11 até outros estados representativospara propósitos de ilustrar a operação da plataforma 215.

Mais especificamente, referindo à Figura 12, para fechar omódulo 553 da estação 552, a linha hidráulica 62 épressurizada, e a linha hidráulica 64 é usada como a linhade descarga. Para os propósitos de isolar os módulos 55 dasestações 50i e 5O3 da pressão na linha hidráulica 62, asválvulas de controle 218 das estações 50i e 5O3 sãofechadas. A válvula de controle 218 da estação 5O2permanece aberta, e a válvula de controle 180 associada como módulo 553 é fechada. Portanto, devido a essaconfiguração, a pressão comunicada pela linha hidráulica 62abre o módulo 553. É notado que os outros módulos 55i, 552 e554 da estação 502 permanecem abertas, devido às suasassociadas válvulas de controle 180 estarem abertas.

Referindo à Figura 13, para fechar o módulo 552 daestação 5O3, as válvulas de controle 218 das estações 50i e502, estão fechadas e a válvula de controle 218 da estação5O3 está aberta. Além disso, a válvula de controle 180 domódulo 552 da estação 5O3 está fechada, e as outrasválvulas de controle 180 estão abertas. Portanto, apressurização da linha hidráulica 62 transita o módulo paraseu estado fechado.

Referindo à Figura 14, para fechar o módulo 552 daestação 50i, as estações 5O2 e 5O3 são isoladas da linhahidráulica 62 mediante fechar as válvulas de controle 218das estações; a válvula de controle 218 da estação 50i estáaberta, e a válvula de controle 180 do módulo 552 estáfechada. Com esse arranjo, a pressurização da linhahidráulica 62 induz o módulo 552 a fechar.

Para os propósitos de abrir um módulo 55selecionado, a linha hidráulica 64 é pressurizada, e alinha hidráulica 62 é usada como a linha de descarga.Referindo à Figura 15, como um exemplo mais especifico,para abrir o módulo 553 da estação 5O2, as válvulas decontrole 220 das estações 50i e 5O3 são fechadas paraisolar as estações da pressão na linha hidráulica 64. Aválvula de controle 220 da estação 502 permanece aberta, ea válvula de controle 180 do módulo 553 da estação 502 éfechada tal que quando a linha hidráulica 64 épressurizada, o módulo 553 abre, como descrito na Figura 15.

Referindo à Figura 16, como um outro exemplo, parafechar o módulo 55i da estação 502, as válvulas de controle218 das estações 50i e 5O3 são fechadas para isolar asestações 50i e 503 da linha hidráulica 62. A válvula decontrole 218 da estação 5O2 permanece aberta, e a válvulade controle 180 do módulo 55x é fechado tal que apressurização da linha hidráulica 62 induz o módulo 55i daestação 5O2 a fechar.

As Figuras 17, 18, 19 e 20 descrevem uma seqüênciapara fechar todos os módulos 55 da plataforma 215. Maisespecificamente, de acordo com modalidades da invenção, osmódulos 55 podem ser fechados em uma seqüência que envolveo fechamento simultâneo da totalidade dos módulos 55i; emseguida e ao mesmo tempo o fechamento da totalidade dosmódulos 552/ em seguida e ao mesmo tempo o fechamento datotalidade dos módulos 553; e finalmente, ao mesmo tempo ofechamento da totalidade dos módulos 554. A Figura 17descreve o estado da plataforma de válvula de controle defluxo 215 para propósitos de fechamento dos módulos 55i.Como mostrado na Figura 17, a totalidade da válvulas decontrole 218 e 220 estão abertas, e as válvulas de controle180 dos módulos 55i estão fechadas. A pressurização dalinha hidráulica 62 fecha a totalidade dos módulos 55i.Referindo à Figura 18, os módulos 552 são fechadosem um modo similar. Mais especificamente, a totalidade dasválvulas de controle 218 e 220 permanecem abertas; asválvulas de controle 180 dos três módulos 552 estãofechadas; e a totalidade das válvulas de controle 180restantes permanecem abertas. A pressurização da linhahidráulica 62 induz a totalidade dos módulos 552 a fechar.

Referindo à Figura 19, em seguida, os módulos 553são todos fechados em um modo similar mediante fechar asválvulas de controle 180 dos módulos 553, com o restantedas válvulas de controle sendo deixadas abertas. Asubsequente pressurização da linha hidráulica 62 portantofecha a totalidade dos módulos 553. Referindo à Figura 20,igualmente, a totalidade dos módulos 554 são fechadosmediante fechar as válvulas de controle 180 dos módulos554, deixando as válvulas de controle restantes abertas epressurizando a linha hidráulica 62.

Referindo à Figura 21, a totalidade dos módulos 55da plataforma de válvula de controle de fluxo 215 podeestar aberta em uma seqüência de quatro etapas que envolvea abertura simultânea da totalidade dos módulos 55i; emseguida simultaneamente a abertura da totalidade dosmódulos 552," em seguida simultaneamente a abertura datotalidade dos módulos 553; e finalmente, simultaneamente aabertura da totalidade dos módulos 554. Para abrir oconjunto de módulos 55, a linha hidráulica 64 épressurizada, e a linha hidráulica 62 serve como uma linhade descarga. As válvulas de controle 218 e 220 permanecemabertas, e as válvulas de controle 180 dos módulos 55 queestão abertas são fechadas, com as restantes válvulas decontrole 180 sendo deixadas abertas. A Figura 21 descreve aprimeira etapa na seqüência para abrir os módulos 55i detodas as três estações 50i, 502 e 5O3. Como mostrado, asválvulas de controle dos módulos 55i, 552 e 553 estãofechadas com o restante das válvulas de controle sendodeixadas abertas. A pressurização da linha hidráulica 64,portanto, induz cada um dos módulos 55i a abrir, comodescrito na Figura 21. Os módulos restantes 552 553 e 554 detodas as três estações 50i, 5O2 e 5O3 estão abertas em trêsseqüências sucessivas e similares.

Outras modalidades são contempladas e estãoinseridas no escopo das reivindicações anexas. Por exemplo,referindo à Figura 22, de acordo com outras modalidades dainvenção, uma plataforma de controle de fluxo 230 pode serformada a partir de módulos 250 que são dispostosaxialmente ao longo da coluna de tubagem de produção 30.Portanto, muitas variações são contempladas e estãoinseridas no escopo das reivindicações anexas.

Embora a invenção tenha sido descrita com respeitoa um número limitado de modalidades, aqueles usualmenteversados na técnica, tendo o beneficio dessa revelação,irão perceber numerosas modificações e variações a partirdesta. É pretendido que as reivindicações anexas cubram atotalidade de tais modificações e variações como a inserirno verdadeiro espirito e escopo dessa presente invenção.

Claims (20)

1. SISTEMA A SER UTILIZADO COM UM POÇO,caracterizado por compreender:uma tubagem de produção se estendendo para ointerior de uma zona isolada do poço; euma pluralidade de módulos de estrangulamentodispostos na zona isolada para controlar a comunicaçãoentre uma passagem da tubagem de produção e a zona, cadamódulo de estrangulamento compreendendo um estrangulamentoassociado que é removível do módulo sem desmontagem datubagem de produção e cada módulo de estrangulamento sendoindependentemente controlável um relativamente ao outro oumais módulos para seletivamente permitir e impedir fluxoatravés do estrangulamento associado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por pelo menos um dos estrangulamentosassociados possuir uma seção transversal da área de trajetode fluxo diferente daquela de um outro dos estrangulamentosassociados.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por pelo menos um dos estrangulamentosassociados possuir uma seção transversal da área de trajetode fluxo substancialmente igual daquela de um outro dosestrangulamentos associados.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por adicionalmente compreender:válvulas de controle de fluxo, cada válvulaestando associada com pelo menos um da pluralidade demódulos de estrangulamento para seletivamente permitir eimpedir fluxo através dos respectivos estrangulamentos.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado por adicionalmente compreender primeira esegunda linhas hidráulicas configuradas para atuar asválvulas de controle de fluxo.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por adicionalmente compreender:uma outra pluralidade de módulos deestrangulamento disposto em uma outra zona isolada paracontrolar a comunicação entre a passagem da tubagem deprodução e a referida uma outra zona, a referida uma outrapluralidade de módulos de estrangulamento sendo controladapelas primeira e segunda linhas hidráulicas.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por adicionalmente compreender válvulasadicionais, cada válvula adicional estando associada compelo menos uma das válvulas de controle de fluxo paracontrolar a comunicação entre as primeira e segunda linhashidráulicas e as associadas válvulas de controle de fluxo.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado por cada válvula adicional compreender umaválvula operável eletricamente.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por os módulos, de estrangulamento estaremdistribuídos radialmente em torno de um eixo longitudinalda tubagem de produção.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado por adicionalmente compreender:um "casing", em que os módulos de estrangulamentoestão radialmente distribuídos através de uma limitadafaixa angular em torno de uma circunferência da tubagem deprodução, e a tubagem de produção estar dispostaexcentricamente com respeito ao "casing".

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado por os módulos de estrangulamento estaremdistribuídos radialmente em torno de uma circunferência datubagem de produção.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por os módulos de estrangulamentoadicionalmente compreender uma válvula de retenção parafluxo substancialmente unidirecional.

13. MÉTODO UTILIZÁVEL EM UM POÇO QUE POSSUI UMAPLURALIDADE DE ZONAS ISOLADAS E UMA TUBAGEM DE PRODUÇÃO,caracterizado por compreender:prover em cada uma da pluralidade de zonzaisoladas, um conjunto de módulos de estrangulamento paracontrolar a comunicação entre uma passagem da tubagem deprodução e a zona isolada associada, cada módulo deestrangulamento compreendendo um estrangulamento associadoque é removível do módulo sem desmontagem da tubagem deprodução e cada módulo de estrangulamento sendoindependentemente controlável relativamente aos outrosmódulos de estrangulamento do conjunto;selecionar um ou mais dos módulos deestrangulamento em pelo menos um conjunto de módulos deestrangulamento;configurar o selecionado um ou mais módulos deestrangulamento para comunicar fluido entre a passagem datubagem de produção e a zona isolada associada; efechar a comunicação fluida através do um ou maismódulos de estrangulamento não selecionados.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por adicionalmente compreender:prover um par de linhas hidráulicas no interiordo poço e uma linha elétrica em comunicação com os módulosde estrangulamento, em que os atos de configuração e defechamento adicionalmente compreendem operar seletivamenteas válvulas para controlar a comunicação entre as linhashidráulicas e os módulos de estrangulamento, cada válvulaestando associada com pelo menos um dos módulos deestrangulamento.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por adicionalmente compreender:fechar a comunicação através da totalidade dosmódulos de estrangulamento, compreendendo operarseletivamente as válvulas para fechar ao mesmo tempo acomunicação através de um ou mais módulo de estrangulamentoem cada zona e repetir o ato de operar seletivamente asválvulas para fechar ao mesmo tempo a comunicação atravésde um dos módulos de estrangulamento em cada zona para umdiferente conjunto de módulos de estrangulamento até que acomunicação através da totalidade dos módulos deestrangulamento seja fechada.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por adicionalmente compreender:abrir a comunicação através da totalidade dosmódulos de estrangulamento, compreendendo operarseletivamente as válvulas para abrir ao mesmo tempo acomunicação através de um ou mais módulo de estrangulamentoem cada zona e repetir o ato de operar seletivamente asválvulas para abrir ao mesmo tempo a comunicação através deum dos módulos de estrangulamento em cada zona para umdiferente conjunto de módulos de estrangulamento até que acomunicação através da totalidade dos módulos deestrangulamento seja aberta.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por adicionalmente compreender:dispor os módulos de estrangulamentoexcentricamente com respeito à tubagem de produção.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por adicionalmente compreender:distribuir os módulos de estrangulamento pelomenos parcialmente em torno do lado externo da tubagem deprodução.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por adicionalmente compreender:controlar o fluxo através dos módulos deestrangulamento para serem substancialmente unidirecionais.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por adicionalmente compreender:abrir a comunicação através da totalidade dosestrangulamentos; epara cada zona, fechar seqüencialmente osreferidos estrangulamentos não selecionados.