BRPI0911071B1

BRPI0911071B1 - Construção de plugue compreendendo um corpo hidráulico esmagável

Info

Publication number: BRPI0911071B1
Application number: BRPI0911071-2A
Authority: BR
Inventors: Viggo Brandsdal
Original assignee: Tco As
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2019-03-26
Also published as: RU2490424C2; NO20081735L; CA2716064C; EP2276907A4; EP2276907B1; CA2716064A1; WO2009126049A1; RU2010138976A; EP2276907A1; AU2009234512A1; US20110000676A1; AU2009234512B2; NO328577B1; BRPI0911071A2; US9222322B2

Abstract

construção de plugue compreendendo um corpo hidráulico esmagável a invenção se refere a um elemento de plugue para conduzir testes de um poço, tubulação ou similares, compreendendo um ou mais corpos de plugue de material desintegrável/esmagável construídos para serem rompidos pelos efeitos aplicados internamente. o elemento de plugue da invenção compreende um espaço interno oco construído para comunicação de fluido com um corpo que forneça pressão externa, e o plugue é projetado para ser destroçado pelo fornecimento de um fluido ao espaço interno oco de modo que a pressão no espaço oco exceda uma pressão externa até um nível no qual o plugue é destroçado.

Description

Campo da invenção

O presente pedido de patente se refere a uma construção de plugue compreendendo um corpo hidráulico esmagável, conforme definido no preâmbulo da subsequente reivindicação 1.

Estado da arte

O uso de cargas explosivas para remover plugues colocados temporariamente para fechar um poço, um buraco de perfuração ou similares, é bem conhecido. Como regra, tal carga explosiva é colocada no topo do plugue inserido, mas pode, em alguns casos, ser disposto também no centro do plugue. Atualmente, muitos mecanismos diferentes são utilizados como gatilho para tais cargas explosivas.

Os sistemas de hoje com cargas explosivas geram resíduos indesejáveis e as cargas explosivas constituem também um risco potencial para o usuário durante o manuseio do plugue.

Também são bem conhecidas soluções onde alguém desce dentro do próprio poço e esmaga tais plugues com efeitos mecânicos, golpes ou perfuração, que não envolvem cargas explosivas.

Ainda é conhecida uma solução onde corpos de plugue individuais são montados em seus lugares separados no plugue, como divulgado, por exemplo, na publicação internacional de patente W02007/108701 (Bjoergum Mekaniske).

Esta solução é baseada no enchimento entre cada corpo de plugue com um fluido não-compressível que, ao sinal para abrir, é drenado para dentro de uma câmara atmosférica separada. Drenando este fluido para dentro da câmara atmosférica os elementos de plugue devem colapsar com a

Ί

2/18 ajuda da pressão hidrostática. Contudo, se houver um vazamento na câmara atmosférica, isto não funcionaria já que o fluido não podería ser drenado. Outra desvantagem com esta solução é que a construção do plugue deve ser mais fraca do que se deseja, já que requer que corpos de plugue diferentes sejam finos o suficiente para romper com a juda apenas da pressão do poço.

O objetivo da presente invenção é fornecer um método para remoção do plugue sem o uso de explosivos e que não possua as desvantagens descritas acima.

Ademais, é um objetivo da invenção evitar as limitações que ocorrem com as soluções atuais sem explosivos no que diz respeito à construção do plugue, tal como a espessura do elemento de plugue e o risco de dano à formação do poço com a abertura sob pressão maior do que a pressão hidrostática no poço.

Sumário da invenção

O plugue para a realização de testes de um poço, tubulação ou similares, compreende um ou mais corpos de plugue de um material capaz de desintegrar ou ser esmagado, construído para romper por meio de um efeito fornecido internamente, e é caracterizado pelo fato do plugue compreender um espaço interno oco projetado para estar em conexão com fluido com um corpo que exerça uma pressão externa, e o plugue é construído para ser destroçado pelo fornecimento de fluido ao espaço oco interno, de modo que a pressão no mesmo exceda uma pressão externa em um nível no qual o plugue seja destroçado.

As realizações preferidas da invenção são mostradas nas reivindicações dependentes 2-16.

É preferido que o plugue seja composto de um ou mais elementos, isto é, duas ou mais camadas de plugue, uma disposta sobre a outra. Este elemento de plugue composto é então pressurizado no volume interno com a ajuda,

3/18 preferencialmente, de um pistão circular diposto axialmente que é liberado através de um mecanismo de liberação.

A pressão que é criada por este pistão é, preferencialmente, muito maior do que a pressão do poço, e o plugue romperá como uma consequência da pressão interna.

Este pistão funciona preferencialmente em uma câmara integrada na seção da parede do plugue. Este pistão possui, preferencialmente, uma área do pistão maior no lado do poço do que no lado que pressuriza o volume interno do elemento de plugue.

Este elemento de pistão é inserido, preferencialmente, na parede do plugue e mantido no lugar por meio de um revestimento que também mantém o elemento de plugue no lugar.

Os elementos de plugue possuem, preferencialmente, uma superfície plana no lado do poço e um arco com formato suave (concavidade) é projetado para fora a partir do centro do plugue.

Esta fragilidade que o arco constitui contra a pressão do interior será, preferencialmente, de tal tipo que seja possível controlar qual dos elementos de plugue que deverá ser rompido.

Também é preferido que seja possível variar a espessura dos elementos de plugue para que se tenha o mesmo controle sobre qual elemento de plugue deverá romper quando o plugue é pressurizado a partir do seu interior.

Os denominados detonadores (unidades pirotécnicas também encontradas em airbags) podem ser utilizados preferencialmente, sendo desencadeados eletricamente para criar o aumento na pressão interna requerido para esmagar/fraturar os elementos de plugue.

Em uma realização preferida, gás pré-comprimido é utilizado para acionar um pistão como descrito anteriormente. Alternativamente, o gás comprimido pode

I ι

4/18 estar sob pressão, o que por si só proporciona um efeito grande o suficiente para esmagar e fraturar o elemento de plugue quando ele é liberado diretamente dentro do volume interno controlado.

Quando tal sistema com esmagamento hidráulico é aplicado, evita os problemas de explosivos e os riscos de segurança associados. Também são evitados os destroços resultantes do encaixe dos explosivos no poço. Isto constituirá um melhoramento considerável capaz de proporcionar plugues esmagáveis a todos os tipos de poços.

É essencial que o esmagamento ocorra a partir de um espaço ou volume estabelecido internamente no centro do plugue, já que este é um volume que pode ser controlado e pressurizado a um nivel muito maior do que o restante da tubulação na qual o plugue está encaixado. Experimentalmente, o esmagamento hidráulico a partir do espaço central produziu resultados muito bons para plugues de vidro e de cerâmica.

O sistema de esmagamento pode ser construído para que necessite de um diâmetro interno (DI) muito pequeno do plugue e, como consequência, que uma boa razão DE/DI possa ser obtida. DE é um termo para o diâmetro externo. É possível construir plugues com esmagamento hidráulico com um DI grande sem explosivos para o esmagamento, algo que não é possível hoje. Desse modo, é uma vantagem considerável remover as cargas de explosivo dos sistemas atuais e substituí-las por um sistema que rompa o plugue sem o uso destas cargas de explosivo.

Um bom resultado é obtido em particular com vidro e materiais cerâmicos. Estes materiais podem ser construídos de modo que possam resistir à alta pressão de um lado e à baixa pressão do outro. Isto não é problemático com relação à resistência do plugue, já que ele será esmagado a partir do interior, e após o esmagamento de um corpo os destroços

5/18 não suportam mais pressão antes de romperem, sendo, portanto, fáceis de esmagar a uma pressão relativamente baixa do fluido do poço.

O sistema também será muito mais barato para produzir na medida em que o explosivo, que representa o componente caro, é omitido. Como consequência, transporte e logísticas também serão muito mais simples.

Descrição detalhada da invenção

A solução de acordo com a presente invenção funciona na medida em que um fluido líquido sobre pressão é mantido em um espaço oco entre os diferentes corpos de plugue ou discos de plugue. Alternativamente, este fluido sob pressão é mantido dentro de um espaço oco adaptado em um corpo de plugue individual ou único. Esta pressão do fluido pode ser fornecida através de um pistão hidráulico que trabalha em um orifício na direção axial através da luva do plugue, na medida em que um gás pré-comprimido em uma câmara de acumulador é liberado.

Alternativamente, uma unidade pirotécnica pode ser deflagrada para produzir um pulso forte de pressão adequado para romper o elemento de plugue.

O espaço oco é salvaguardado com a ajuda de juntas protegidas contra influências da pressão do fluido do lado do poço, e o lado superior do plugue contra infuências da pressão das operações de teste da bomba do equipamento. Estas juntas são fabricadas para que possam resistir a uma pressão do fluido muito maior do que a dos próprios corpos de plugue. Portanto, o fluido sob pressão que deverá ser introduzido apenas escapará quabrando-se um ou mais corpos de pluque.

Esta pressão do fluido pode ser criada quando o pistão orientado axialmente é construído em um orifício e possui um formato no qual a área do pistão é maior no lado

6/18 do plugue, podendo ser pressurizado ou do lado do poço do plugue ou do lado superior do plugue através de uma válvula. A área reduzida do pistão, que funciona contra o espaço interno oco dos corpos do plugue que são preenchidos com um liquido quando o espaço oco é pressurizado, atinqirá uma pressão aumentada em relação ao lado superior do fundo do plugue devido a esta diferença de área.

Esta pressão de fluido aumentada cria uma diferença de pressão entre a pressão interna entre os corpos de plugue (discos) e a pressão hidrostática no topo dos corpos de plugue e também contra a pressão do poço. Quando os corpos de plugue rompem, como consequência desta diferença de pressão de fluido, é possível com a ajuda da pressão de fluido do equipamento aplicada no topo do plugue romper quaisquer corpos de pluque que ainda estejam intactos, quando o corpo do plugue sozinho não é forte o suficiente para resistir à máxima pressão de fluido da tubulação na qual o plugue é ajustado.

O número e espessura dos corpos de plugue dispostos um sobre o outro são ajustados de modo que eles não possam resistir à máxima pressão do fluido da tubulação como um corpo único. Para plugues onde um volume interno é construído para o esmagamento de um corpo de plugue individual, este volume interno do corpo de plugue será adaptado de modo que o plugue possa resistir à pressão máxima do lado superior e do lado inferior do plugue, mas não do interior. Isto pode ser conseguido, por exemplo, através da moagem para formar uma ponte interna do tipo romana que traz a força de carga da pressão fornecida externamente para fora em direção à borda externa do corpo de plugue e, assim, suporta a pressão do exterior.

Nesta realização existe apenas um corpo de plugue, e quando este é esmagado quaisquer destroços do plugue podem ser facilmente retirados.

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O movimento do pistão é liberado ou por um sinal elétrico, ultrasom, sinais acústicos, ou através de pulsos hidráulicos em um poço, que são recebidos por um sistema mecânico ou elétrico.

A presente invenção também conduz a uma boa solução com relação à abertura de contingência do plugue quando ele não contém explosivos que podem se perder.

Em uma realização alternativa o gás pode ser comprimido antecipadamente a uma dada pressão de modo a ser liberado ou diretamente no espaço oco no plugue ou no topo do pistão para que a pressão requerida seja alcançada.

A pressão desejada também pode ser criada por um detonador com acionamento elétrico ou mecânico que é ligado ao espaço oco entre os corpos de plugue e, dessa forma, aumentará a pressão ao nivel onde pelo menos um dos corpos de plugue romperá. A pressão hidráulica criada a partir do detonador pode ser utilizada da mesma forma para o gás, ou diretamente dentro do espaço vazio ou através de um pistão que pode em seguida aumentar a pressão.

Com a presente solução com explosivos, há sempre um risco de que explosivos possam ser deixados vivos (não detonados) no poço após o uso de contingência. Tais plugues onde explosivos estão dispostos dentro do material do plugue são portanto um problema atualmente, e não são aceitáveis pelo usuário, mesmo se o risco é relativamente pequeno.

Com as presentes soluções com diversos elementos de plugue dispostos no topo um do outro, e com liquido entre os elementos, o efeito de esmagamento correspondente pode ser obtido sem o uso de explosivos. Esta solução é baseada no fato do liquido controlado entre os elementos de plugue não ser compressivel e, portanto, o elemento de plugue superior necessita de apoio para suportar a carga axial no sistema dos elementos situados na parte inferior.

8/18

A desvantagem com este sistema é que ele é submetido à danos potenciais no elemento de plugue superior quando os outros elementos são arriados dentro do poço, já que o elemento de plugue mais alto não pode suportar uma carga mecânica pesada sozinho e rompe facilmente. Como consequência, o plugue abrirá sem controle e no tempo errado. Além disso, este sistema leva a um risco de possíveis vazamentos de líquido para fora entre os elementos de plugue, algo que também provocará uma abertura prematura do plugue.

Para garantir que o plugue rompa após o líquido entre os elementos ter sido drenado de uma forma controlada, os elementos de plugue têm que ser tão espessos que sejam rompidos a pressões moderadas. Tal solução é indesejada. Vidro, que é um material de interesse atual, possui um fator de segurança recomendado de 3, algo que pode evitar o rompimento do plugue em situações críticas, como nas baixas pressões de operação após a abertura do plugue.

O termo fator de segurança 3 significa que um plugue de vidro construído para uma pressão diferencial de 345 bar será necessário para resistir a uma pressão de até três vezes a dita pressão diferencial, isto é, 345 x 3 =

1035 bar para manter o fator de segurança recomendado para vidro.

Outra desvantagem é que a pressão de fluido deve ser aumentada no poço depois que o sistema de abertura do plugue é ativado. Isto pode levar a um risco de dano ao reservatório quando o plugue colapsa sob pressão maior do que a pressão hidrostática no poço.

A invenção será explicada agora em mais detalhe com referência às figuras em anexo, nas quais:

A Figura 1 mostra uma solução conhecida típica com explosivos, de acordo com o estado da arte.

9/18

Ά Figura 2 mostra uma realização da presente invenção de um elemento de plugue 2 em sua posição normal, isto é, nem liberado nem aberto.

A	Figura	3 mostra uma parte inferior	da	presente
invenção	em seção em posição liberada com	formações	de
ruptura	no lado superior do disco de vidro	do	corpo	de
plugue.
A	Figura	4 mostra uma parte inferior	da	presente
invenção	na seção em posição liberada onde	o	corpo	de
plugue superior	é rompido e começa a colapsar,	e o	corpo	de
plugue inferior	está próximo de colapsar visto	que	não pode
mais suportar a	pressão sozinho.
A	Figura	5 mostra a presente invenção onde	tanto	um

corpo de plugue superior quanto inferior são rompidos, e o escoamento do fluido da tubulação é suficiente para drenar os destroços dos dois corpos de plugue.

Ά Figura 6 mostra uma seção detalhada expandida da parte inferior da presente invenção em posição normal.

A Figura 7 mostra a presente invenção com uma realização alternativa dos corpos do plugue. O espaço oco interno consiste apenas de diferenças naturais no contorno da superfície das superfícies opostas do plugue, provocando uma abertura entre as superfícies, mostrada pela expressão DETALHE 1 na figura.

A Figura 8 mostra um exemplo da presente invenção com uma seção de realização alternativa e DETALHE 2 na figura, onde um corpo extra é disposto entre os dois corpos de plugue para formar o espaço oco entre eles.

A Figura 9 mostra a presente invenção com uma fragilidade nitidamente maior sobre um dos corpos de plugue (2b) para controlar qual corpo irá romper.

A Figura 10 mostra uma concretização alternativa dos corpos de plugue construídos como duas meias-bolas dispostas uma contra a outra de modo que elas formam duas

10/18 cúpulas dentro da tubulação em direção aos lados de pressão.

A Figura 11 mostra a presente invenção com um método alternativo para fornecer uma pressão interna desejada com a ajuda de um ou mais elementos pirotécnicos.

A Figura 12 mostra a presente invenção com um método alternativo para fornecer a pressão interna desejada com a ajuda de um gás em um acumulador que é comprimido antecipadamente.

A Figura 13 mostra uma área de aplicação tipica para um determinado plugue de teste da presente invenção.

A Figura 14 mostra uma realização da presente invenção onde existem mais do que dois corpos de plugue, neste caso três. O número pode ser aumentado até uma resistência coletiva desejada do plugue.

Inicialmente, é feita referência à Figura 1, que ilustra uma solução conhecida tipica onde um plugue (20) é ajustado dento de um feixe de tubos (11) que é inserido em uma tubulação de produção/tubulação de revestimento (10) no poço (30) que passa por uma formação (12) em uma estrutura contendo óleo/gás. Os elementos explosivos na forma de dois corpos formados com colunas (15, 16) são dispostos no lado superior (21) do plugue esmagável (20) (vidro, cerâmicas, ou similares).

O plugue (20), daqui em diante chamado apenas de um plugue de vidro, é inserido no poço (30) para executar o teste de pressão do poço e garantir que todas as partes sejam suficientemente à prova de vazamento e possam manter uma pressão de fluido desejada.

Quando estes testes são realizados, o plugue (20) é removido já que ele é explodido com as duas cargas de explosivos (13, 14). A explosão pode ocorrer de muitas formas. Uma forma normal é quando o fluido, com uma dada pressão, é mantido dentro das partes internas do local da

11/18 carga explosiva (15, 16) de modo que um pino de ignição (19) é empurrado para baixo e se choca com um ignitor (123, 17, 18), o que inicia a ignição da carga explosiva subterrânea (13,14). Em seguida o vidro irrompe em um pó fino que não causa qualquer dano ao poço. Os próprios elementos (15,16) também explodem em pequenos fragmentos. Elementos de explosão do tipo mostrado na Figura 1 deixam diversos fragmentos indesejáveis maiores na corrente de fluido (denominada debris). Os elementos explosivos do tipo mostrado na Figura 1 também resultam em uma variedade de fragmentos maiores ou debris acima de um certo tamanho, o que é indesejado.

O plugue é inserido no poço para fechar temporariamente o escoamento de fluido através do mesmo, tal como durante o teste de pressão do poço, para garantir que todas as suas partes sejam suficientemente à prova de vazamento e possam manter uma pressão desejada.

As considerações acima não são necessárias na solução (não mostrada) em que os explosivos são dispostos no centro do elemento de plugue, mas isto também possui todas as desvantagens com possibilidades de resíduos após explosivos e também problemas de transporte, e, por outro lado, dos riscos de manuseio que estão associados com o uso de explosivos.

É um objetivo da invenção fornecer uma solução onde o plugue é esmagado sem a necessidade de explosivos, e evitar também as limitações que as soluções atuais sem explosivos provocam em parâmetros tais como, espessura do elemento de plugue, e perigo de dano ao poço em formação durante a abertura sob pressão maior do que a pressão hidrostática no poço.

A presente invenção é caracterizada pelo fato de que um corpo de plugue possui um espaço interno oco (1) que pode ser pressurizado até uma pressão interna a qual um ou t

r

12/18 mais corpos de plugue (2) do corpo de plugue principal não de podem suportar, esmagamento/pulverização do modo que ocorra um

Figura 2 mostra plugue.

uma realização preferida da invenção.

disco de

O corpo formato de plugue (2) é, preferencialmente, circular e constitui uma parte de um uma seção da superiores tubulação (22), incluindo conexões rosqueadas e inferiores (200 e 210, respectivamente), que são inseridas entre as seções superior e inferior da tubulação de produção (não mostrada nas figuras). O corpo de fluido circular (2) (um elemento cerâmico ou de vidro) é disposto em um local (32) na seção da tubulação (22), e seu propósito é fechar a passagem do fluido (201) através das seções ocas da tubulação. O corpo de plugue (2) é composto de duas seções de plugue (2a, 2b) , uma (2a) disposta no topo da outra (2b). As superfícies do corpo de plugue (2a, 2b) dispostas uma de frente para outra definem um espaço oco (1) que pode ser formado pelas referidas superfícies definindo concavidades. Elementos de vedação (3) (por exemplo, O-rings) vedam a passagem entre o corpo de plugue e a seção da tubulação (2).

O espaço oco (1) se comunica com a passagem do fluido da tubulação (201) através de um sistema de canais (203, 20, 21, 4) projetado na parede da seção da tubulação (22) .

A entrada para o sistema de canal é mostrada em (203), e avança para baixo como um orifício (4) que está conectado ao espaço oco (1). Um pistão alongado com operação hidráulica (5) é disposto no canal descendente de uma válvula (7), e é mantido no lugar através de um pino de cisalhamento (31). Portanto, o corpo de plugue de vidro (2a, 2b) é protegido contra ruptura não intencional decorrente de flutuações normais da pressão no sistema de canal.

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Ά válvula (7) é preparada de modo a abrir pela pressão de fluido dentro de um espaço vazio (20), de tal modo que a área do pistão no espaço anular (20), que é pressurizado através de uma válvula (7), é maior do que a área do orificio/espaço anular (4). A válvula é preparada de modo a abrir pelo escoamento do fluido através de um sinal. Em seguida o pino de cisalhamento (31) rompe e o pistão (5) é forçado descendentemente, aumentando, portanto, a pressão de fluido através do canal de fluido (4) e, em seguida, aumentando a pressão dentro do espaço oco (1) do corpo de plugue de vidro (2a, 2b), e iniciando o processo de esmagamento removendo o corpo de plugue de vidro (2) . A parte superior (5a) do pistão (5) (Figura 2) é uma seção maior preparada para se mover axialmente em uma seção expandida (20, 21) da seção do canal, definido na parede da tubulação.

A presente invenção é caracterizada pelo fato da pressão de fluido no espaço oco (1) e no orificio (4) que está ligado ao espaço oco (1) ser fornecida através de um pistão hidráulico, que é disposto em um revestimento montado horizontalmente no corpo do plugue (ou encaixe) (9), de tal forma que a área do pistão no espaço anular (20) que é pressurizado através de uma válvula (7), é maior do que a área do orificio/espaço anular (4) . Portanto, quando o espaço anular (20) é pressurizado, é gerada uma diferença entre a pressão na câmara/espaço anular (4 e 12) . Como consequência da diferença de área do pistão (5), a pressão de fluido no orificio/espaço anular (4) será maior do que a pressão de fluido fornecida no espaço anular (20).

Uma premissa é que o espaço anular (21) possui ou pressão atmosférica ou é drenado dentro de um acumulador (câmara do acumulador não mostrada).

De acordo com a invenção, é preferido que a energia do pistão (5) seja fornecida pela pressão hidráulica do ♦

ί

14/18 pode ser substituída, por

De acordo com a invenção, poço. Alternativamente, esta exemplo, por gás comprimido.

também é preferido que o pistão (5) seja montado horizontalmente no revestimento (5).

Em uma realização alternativa, diversos orifícios são fornecidos a uma variedade de pistões que influenciam diversas válvulas orientadas para o espaço vazio (1). Estes pistões podem ser movidos para dentro ou para fora a partir das linhas centrais do plugue (4) de acordo com a necessidade.

Nas Figuras 2 a 12 são mostradas as seções verticais longitudinais da presente invenção.

A Figura 2 mostra que o pistão (5) é mantido no lugar na parte superior do revestimento (30) através de um pino de cisalhamento (31) . O revestimento (5) também mantém o corpo de plugue (2) em seu lugar (32) . O revestimento (30) é mantido no lugar em um plugue (9) através de uma porca (10) . Abaixo do pistão (2) , que trabalha na abertura que é formada pelos espaços vazios (20, plugue (9) e o revestimento (30), e 24) entre o corpo de está uma câmara/orifleio (4) ligado a um espaço vazio (1) no corpo de plugue (2).

O comprimento ou extensão da seção do plugue da invenção é indicado (vide também Figura 13 a este respeito) pelas conexões rosqueadas superiores e inferiores (200 e 210, respectivamente), a referida seção do plugue sendo inserida entre as seções superior e inferior da tubulação de produção.

Quando a válvula (7) se abre para a pressão do fluido dentro do espaço vazio (20) , o pistão (5) se move axialmente para baixo e cria uma pressão maior no espaço vazio (4) que é transferida para o espaço vazio (1). O movimento axial do pistão (5) que se desloca para baixo ocorre devido ao espaço anular (21) estar pressurizado atmosfericamente. Esta pressão extra no espaço vazio (1) faz com que os corpos de plugue sejam destroçados t

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15/18 hidraulicamente. Se requerido, uma pressão calibrada pode ser pressurizada com antecedência no espaço vazio (1) através de uma válvula conectada (33) no corpo de plugue (9) instalando-se ferramentas especiais para isto na válvula (33) (ferramenta não mostrada). Esta pressão que é instalada com antecedência deve estar abaixo da pressão de ruptura do corpo de fluido (2)b. A pressão mais alta que é produzida quando o pistão (5) se move para baixo apenas pode ser liberada esmagando o corpo de plugue (2) , já que este possui um selo de alta-pressão (3, 13 e 11) que pode suportar a pressão e não cederá até que o corpo de plugue (2) se rompa.

Na Figura 3, o pistão (5) está ativado e a pressão hidráulica no espaço vazio (1) rompeu o corpo de plugue superior (2), indicado pelas linhas (112). 0 pistão (5) também foi aberto pela pressão do orifício (6) , já que o orifício (8) no pistão (5) está agora em consonância com o orifício (6). O orifício (6), que pode ser um ou mais orifícios no revestimento circular (30) na direção do pistão circular (5), possui o papel de flexibilizar o escoamento da pressão dentro do espaço vazio (1) para qarantir que o corpo de plugue inferior remanescente (2) experimente (seja submetido a) toda a diferença de pressão quando a parte superior do plugue é pressurizada no equipamento. O corpo de plugue (2b) não será capaz de suportar a diferença de pressão que se origina entre o topo e o fundo do plugue por conta própria. Posteriormente, o corpo de plugue romperá e o plugue será aberto para o fluxo do fluido proveniente do poço.

Na Figura 4 ambos os corpos de plugue (2a, 2b) estão prestes a serem esmagados como uma consequência da pressão hidráulica fornecida, primeiro através do movimento axial do pistão (5), posteriormente através da emigração da pressão através do corpo de plugue (2), que primeiro rompe

16/18 dentro do espaço oco do plugue (1) , submetendo o corpo de plugue remanescente (2) à referida pressão alta, rompendo-o também.

Na Figura 5 ambos os corpos de plugue (2a, 2b) são rompidos e a pressão do poço é suficiente para drenar os destroços do corpo de plugue (2).

A Figura 6 mostra uma ilustração detalhada da Fgura 2 com o pistão (5) em uma posição superior, desativado.

A Figura 7 mostra uma realização alternativa do dispositivo onde o espaço vazio (1) é formado das diferenças irregulares mutuamente naturais dos corpos de plugue (2), como mostrado no DETALHE 1.

A Figura 8 mostra uma realização alternativa. Ao invés de criar um espaço oco (1) no corpo de plugue (2), é inserido um corpo intermediário (23) que cria este espaço vazio (1) entre o corpo de plugue (2) . Um disco circular usado com este propósito é mostrado no DETALHE 2. Como mostrado no detalhe 2, este corpo é um disco com o formato de um anel (23) , incluindo um duto (223) que se comunica entre o canal de fluido com formato axial (4) e o espaço interno (220).

A Figura 9 mostra detalhes do corpo de plugue (2) quando são formados recessos ou espaços com um perfil côncavo oco maiores na superfície do corpo de plugue (2a) do que no (2b), de modo que é possível controlar qual corpo romperá primeiro.

Alternativamente, podem ocorrer outras formas alternativas de controlar a ruptura, por exemplo, variando a espessura dos corpos de plugue (2a e 2b).

A Figura 10 mostra uma realização alternativa do corpo de plugue (2) que pode ser usado e rompido com a ajuda de uma pressão hidráulica interna aplicada. Esta é uma variante que pode resistir externamente a uma diferença de pressão de normalmente 10000 psi e, do interior para

17/18 fora, a apenas 1500 psi. Em tal realização é, portanto, fácil romper o corpo de plugue do fundo bombeando a pressão de fluido até 345 bar no lado superior. Nesta realização, os corpos de plugue (2) são formados como duas abóbadas que são dispostas uma de frente para outra.

A Figura 11 mostra um método alternativo para fornecer uma pressão desejada no espaço oco (1) através da deflagração ou detonação de uma unidade pirotécnica (16) eletricamente através de uma parte eletrônica que está ligada a um sensor de pressão (17) ou a um temporizador construído dentro da parte eletrônica (15). Este sistema também é construído dentro do revestimento (18) já que o revestimento (30) está substituído agora por duas unidades menores (18 e 19).

A Figura 12 mostra um método alternativo para fornecer a pressão necessária (para a ruptura do plugue) acumulando a pressão antecipadamente em uma câmara de acumulador pressurizada (24) que está eletricamente conectada através de um cabo (29) à parte eletrônica (15) e à parte do sensor de pressão (17). Neste, o espaço anular (4) também está conectado com o espaço oco (1).

A Figura 13 mostra uma área de aplicação típica para um plugue deste tipo.

Uma formação de hidrocarboneto (100) é penetrada por um poço (102) para conduzir os hidrocarbonetos à superfície (140) para posterior utilização. Uma instalação para manusear os hidrocarbonetos na superfície é mostrada em (130) . Uma tubulação para produção de hidrocarbonetos (13) é disposta através do poço (102). A seção da extremidade da tubulação de produção (13) pode ser opcionalmente fechada por um plugue cego (25) . Após o fim do teste de pressão, a tubulação pode ser perfurada adjacente à formação ou formações contendo hidrocarboneto, para permitir o fluxo dos mesmos para dentro da tubulação de produção.

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O plugue (25) é ajustado na extremidade da tubulação (27) onde uma gaxeta é mostrada entre as tubulações (27) e (28) para vedar o espaço entre a tubulação de produção e a parede externa do poço. Desse modo, a tubulação (27) pode ser testada sob pressão contra o plugue de teste (25) . Após testar a pressão da tubulação (25) e seus componentes superiores terem sido conduzidos, o plugue (25) pode ser aberto enviando, por exemplo, sinais para um sistema de abertura ajustado dentro do plugue (25) . O sinal pode ser, por exemplo, pulsos de pressão hidráulica, um sinal elétrico, um sinal acústico ou ultrasom.

A Figura 14 mostra uma realização alternativa onde três corpos de plugue (2a, 2b, 2c) são dispostos, um sobre o outro, para obter resistência suficiente de um plugue. Os espaços vazios (la e lb) entre os corpos de plugue (2a, 2b e 2c, respectivamente) podem ser pressurizados separadamente com fluido através de canais separados (4a e 4b) para obter a ordem de esmagamento requerida dos corpos de plugue. Pressurizando os espaços vazios (la e lb) separadamente, através de dois ou mais dispositivos de pistão (5) dispostos em uma linha vertical no revestimento interno (30) do plugue (9) , garante-se que os corpos de plugue (2a e 2b) sejam rompidos de uma forma controlada a partir do interior, já que agora eles serão submetidos a maiores cargas diferenciais de pressão de fluido contra as respectivas partes externas dos corpos de fluido (2a e 2b) . Apenas o único corpo de plugue (2c) é mantido no centro do plugue após a ativação do mecanismo de abertura. Contudo, o corpo remanescente (2c) não é forte o suficiente para suportar a pressão de fluido do poço sozinho e o plugue colapsa.

Com a presente invenção, um avanço técnico considerável foi alcançado nesta área, que se refere a plugues de teste de um material desintegrável/esmagável.

Claims

1. Elemento de plugue para condução de testes de um poço ou de uma tubulação (22), compreendendo um corpo de plugue (2) de material de vidro esmagável configurado para ser rompido por efeitos de pressão internamente aplicados, caracterizado pelo fato de que o corpo de plugue (2) compreende duas seções de plugue (2a, 2b) uma (2a) colocada sobre o topo da outra (2b), as superfícies das seções de plugue (2a, 2b) voltando uma para a outra definem um espaço oco interno (1) do corpo de plugue (2), e compreendem um mecanismo de ativação (7) em comunicação com o espaço oco interno (1) , e de que referido mecanismo de ativação (7) compreende um alojamento (30) na parede de plugue (9) possuindo um pistão se movimentando axialmente, de dupla ação (5), compreendendo uma área superior e inferior, e quando pressão a partir da tubulação (22) na qual o plugue (9) é ajustado é aplicada para a área superior do pistão (5) , a pressão na parte inferior, que está em conexão com o espaço oco interno (1) do corpo de plugue (2), irá aumentar, e o corpo de plugue (2) irá agora ser desintegrado a partir do interior como uma conseqüência da diferença de pressão aumentada entre o interior do corpo de plugue (2) e o seu exterior.

2.

Elemento de plugue de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os perfis internos das seções de plugue (2a,

2b) são definidos por cúpulas (domos) de meia esfera (hemisféricas).

3. Elemento de plugue de acordo com a

Petição 870190001780, de 07/01/2019, pág. 7/9

2/3 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço oco interno (D é definido por superfícies irregulares naturais no espaço voltando-se oposto (1) definindo superfícies de disco das duas seções de plugue (2a, 2b).

4. Elemento de plugue de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço oco interno (D é criado por um disco extra configurado em anel (23) colocado entre as duas seções de plugue (2a, 2b), o disco configurado em anel formando referido espaço oco interno (220) e incluindo um duto (223) em comunicação com referido mecanismo de ativação (7) suprindo fluido pressurizado para o espaço oco interno (220).

5. Elemento de plugue de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o corpo de plugue (2) é construído de maneira tal que uma seção de plugue (2b) é mais fraca do que a outra seção de plugue (2a) para controlar quais seções de plugue (2) irão quebrar primeiro, tanto por variação da espessura das seções de plugue (2a, 2b) , ou quanto por material a partir do interior ou do exterior das seções de plugue (2a, 2b) sendo removidas.

6. Elemento de plugue de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de plugue (2) é compreendido de um corpo único que possui um espaço oco construído internamente (1) para o qual está em conexão com pressão a partir de um mecanismo de ativação (7) .

Petição 870190001780, de 07/01/2019, pág. 8/9

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7. Elemento de plugue de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido mecanismo de ativação (7) compreende um acumulador (34) com um gás comprimido, e incluindo uma válvula (24) que pode liberar gás pressurizado para o espaço oco interno (D do corpo de plugue (2) por um sinal de abertura.

8. Elemento de plugue de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido mecanismo de ativação (7) compreende cargas pirotécnicas (16) que quando ativadas liberam gás o suficiente para aumentar a pressão no espaço oco interno (1) para o nível requerido para que o corpo de plugue (2) venha a ser desintegrado.