BRPI0914014B1

BRPI0914014B1 - Ferramenta de fundo de poço para executar uma operação de fundo de poço e método para controlar o fluxo de fluido através de uma ferramenta de fundo de poço

Info

Publication number: BRPI0914014B1
Application number: BRPI0914014-0A
Authority: BR
Inventors: Peter Inglis
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2019-04-02
Also published as: WO2010040095A3; WO2010040095A2; BRPI0914014A2; US20100084138A1; DK2334896T3; EP2334896B1; US8403063B2; EP2334896A2

Abstract

ferramenta de fundo de poço para executar uma operação de fundo de poço, ferramenta de fundo de poço para executar uma operação dentro de um poço perfurado e método para controlar o fluxo de fluido através de uma ferramenta de fundo de poço é descrita uma ferramenta de fundo de poço 50 incluindo uma válvula de esfera 60 que tem uma esfera giratória 100 e que fornece tendência de afastamento completo através de uma via àe fluiào 70 àa válvula 60 sobre uma porção de uma escala giratória da esfera 100. uma perfuração interna 110 da esfera 100 inclui uma primeira abertura 120 mais larga do que uma segunda abertura 130, e a perfuração interna 110 transita entre a primeira abertura 120 e a segunda abertura 130. a primeira abertura 120 cobre ou abrange uma abertura formada por uma primeira porção de perfuração 80 sobre uma escala giratória da esfera 100, e a segunda abertura 130 pode ser completamente abrangida por uma abertura formada por uma segunda porção de perfuração 90 sobre uma escala giratória quando a perfuração interna 110 não é alinhada centralmente com a primeira porção de perfuração 80 ou segunda porção de perfuração 90.

Description

[0001] Esta invenção se refere a uma válvula de esfera tendo uma tendência de afastamento aperfeiçoada e, particularmente, a uma válvula de esfera de fundo de poço que mantém uma tendência de afastamento completo sobre uma escala giratória da esfera.

Antecedentes da invenção [0002] Válvulas de esfera podem ser usadas em aplicações de fundo de poço, por exemplo, como parte de um sistema de fundo de poço, tal como uma corda de trabalho tubular, para alterar um fluxo de fluido através do sistema de fundo de poço ao girar sobre um eixo de uma esfera de uma válvula de esfera sobre uma escala giratória. Em alguns casos, sistemas de fundo de poço podem ser usados para realizar operações de controle de fluxo sob a superfície, operações de finalização, ou operações de intervenção de poços. Assim, alguns sistemas de fundo de poço podem injetar fluidos dentro de um poço perfurado ou recuperar fluidos a partir de um poço perfurado. Por exemplo, alguns sistemas de fundo de poço podem ser usados para injetar um fluido dentro de pelo menos uma porção de um poço perfurado, tal como durante uma operação de fraturamento, uma operação de acidificação, ou alguma outra operação na qual um fluido possa ser introduzido dentro de um poço perfurado através de um sistema de fundo de poço.

[0003] Em alguns casos, o fluido introduzido dentro de ou recuperado a partir do poço perfurado pode conter material sólido. Por exemplo, um fluido de poço perfurado a ser

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 14/44

2/19 removido por um sistema de fundo de poço pode conter cascalhos de poço perfurado e/ou outros detritos. Em ainda alguns outros casos, o sistema de fundo de poço pode ser usado para bombear um fraturamento de fluido contendo um propante (isto é, partículas arrastadas em um fluido usado para fraturamento de uma zona subterrânea). Assim, sistemas de fundo de poço podem ser usados para conduzir fluidos contendo detritos ou outros materiais sólidos para dentro ou para fora de um poço perfurado.

Sumário da invenção [0004] Uma ferramenta de fundo de poço para realizar uma operação de fundo de poço de acordo com um aspecto inclui uma perfuração tendo uma primeira porção de perfuração e uma segunda porção de perfuração. Uma esfera pode ser colocada entre a primeira posição e a segunda posição. A esfera pode incluir uma perfuração interna se estendendo a partir de uma primeira abertura da perfuração interna para uma segunda abertura da perfuração interna. A primeira abertura pode ser mais larga do que a segunda abertura. Além disso, a primeira abertura pode ser mais larga do que a segunda abertura, e a primeira abertura pode abranger a abertura definida pela primeira porção de perfuração sobre uma escala giratória da esfera.

[0005] Outro aspecto inclui uma ferramenta de fundo de poço para realizar uma operação dentro de um poço perfurado. A ferramenta de fundo de poço pode incluir uma via de fluido e uma esfera colocada na via do fluido. A esfera pode ser girável sobre um eixo na via do fluido e incluir uma perfuração tendo uma primeira abertura mais larga do que uma segunda abertura. Desta forma, a primeira abertura pode

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 15/44

3/19 abranger completamente uma abertura da via do fluido adjacente à primeira abertura sobre uma escala giratória da esfera.

[0006] Os vários aspectos podem incluir uma ou mais das seguintes características. A primeira abertura da perfuração interna pode ser elíptica e incluir um eixo mínimo pelo menos tão largo quanto uma largura da abertura definida pela primeira porção de perfuração e um eixo central maior do que uma altura da abertura definida pela primeira porção de perfuração. A primeira abertura pode abranger a abertura definida pela primeira porção de perfuração sobre uma escala giratória da esfera. A escala giratória da esfera pode ser de quatro graus. A escala giratória da esfera entre a primeira posição e a segunda posição pode ser de 92 graus. A perfuração interna pode transitar entre a primeira abertura e a segunda abertura. Pelo menos uma porção da perfuração interna pode transitar parabolicamente, conicamente, ou de uma maneira gradual. A perfuração interna pode transitar sobre uma extensão da perfuração interna. Uma abertura definida pela segunda posição de perfuração adjacente à esfera pode ser dilatada, e a abertura dilatada pode abranger a segunda abertura sobre uma escala giratória da esfera. A perfuração interna pode incluir uma de uma perfuração lisa ou uma perfuração lapidada. Uma abertura definida pela segunda porção de perfuração pode ser feita do tamanho para abranger a segunda abertura da perfuração interna sobre uma escala giratória da esfera.

[0007] Os vários aspectos também podem incluir uma ou mais das seguintes características. A escala giratória da esfera pode ser de quatro graus. A esfera pode ser girável sobre um

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 16/44

4/19 eixo sobre uma escala giratória completa, e a escala giratória completa pode ser de 92 graus. A primeira abertura da perfuração pode ser elíptica. Um eixo menor da primeira abertura elíptica pode ser pelo menos tão largo quanto uma largura da abertura da via de fluido, e o eixo principal da primeira abertura pode ser maior do que uma altura da abertura da primeira porção da perfuração de modo que a primeira abertura abranja completamente a abertura da via de fluido sobre a escala giratória da esfera. A segunda abertura da perfuração pode ser circular, e a perfuração pode transitar a partir da primeira abertura elíptica para a segunda abertura circular sobre um comprimento da perfuração. Uma transição da perfuração da primeira abertura para a segunda abertura pode ser pelo menos parcialmente parabólica, cônica, ou gradual. A perfuração pode incluir uma de uma perfuração lisa ou de uma perfuração lapidada. Uma abertura da via de fluido adjacente à segunda abertura da esfera pode ser alargada, e a abertura alargada da via de fluido pode abranger completamente a segunda abertura da esfera sobre a escala giratória da esfera.

[0008] Os vários aspectos podem ainda incluir uma ou mais das seguintes características. Um fluido pode ser bombeado através da via de fluido, e o fluido bombeado pode incluir um propante. A esfera pode ser posicionada em uma posição fechada para impedir ou substancialmente impedir uma comunicação através da via de fluido. A perfuração da esfera pode incluir uma primeira abertura mais larga do que uma segunda abertura, e a primeira abertura pode ser posicionada à jusante da segunda abertura quando a esfera é girada dentro da via de fluido para permitir uma comunicação completa

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 17/44

5/19 abaixo da via de fluido.

[0009] Os detalhes de uma ou mais implementações são apresentados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outras características, objetos, e vantagens serão aparentes a partir da descrição e dos desenhos, e a partir das reivindicações.

Descrição dos desenhos [0010] A figura 1 mostra um diagrama esquemático de um poço perfurado que se estende a partir de uma superfície da terra e que tem um sistema de fundo de poço disposto aqui;

[0011] A figura 2 é uma vista de seção transversal de um exemplo de válvula de esfera;

[0012] A figura 3 é uma vista explodida de um exemplo de válvula de esfera;

[0013]	A figura 4 é	uma vista	de seção	transversal	de
outro exemplo de válvula	de esfera;
[0014]	A figura 5 é	uma vista	dianteira	do	exemplo	de
válvula	de esfera da Figura 4;
[0015]	A figura 6 é	uma vista	traseira	do	exemplo	de
válvula	de esfera da Figura 4; e

[0016] As figuras de 7 a 9 mostram o exemplo de válvula de esfera da Figura 2 em que a esfera está em posições diferentes.

Descrição detalhada da invenção [0017] A presente divulgação abrange uma válvula de esfera que possa ser usada como parte de um sistema de fundo de poço controlando um fluxo de fluido através do sistema de fundo de poço. Um exemplo de sistema de fundo de poço é ilustrado na Figura 1. A Figura 1 mostra um poço perfurado 10 que se estende a partir de uma superfície da terra 20 em uma zona

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 18/44

6/19 subterrânea 30. Uma armação de poço perfurado 40 se estende ao longo de pelo menos uma porção do poço perfurado 10. O exemplo do sistema de fundo de poço 50 se estende para dentro do poço perfurado 10 e inclui uma válvula de esfera 60. Em algumas implementações, o sistema de fundo de poço 50 inclui uma corda de trabalho tubular ou outra tubular para pelo menos um de introduzir um fluido no poço perfurado 10 ou recuperar um fluido a partir do poço perfurado 10. Em algumas implementações, a válvula de esfera 60, descrita aqui, pode ser incluída em qualquer número de ferramentas de fundo de poço. Exemplos de ferramentas de fundo de poço podem incluir uma válvula de perda de fluido de abertura remota (“Válvula FS), uma válvula de perda de fluido de abertura mecânica (“Válvula IB), uma válvula lubrificante (“Válvula LV), ou uma válvula de segurança da esfera.

[0018] As válvulas de esfera como descritas na presente divulgação podem ser aplicáveis a qualquer número de operações de fundo de poço. Por exemplo, as válvulas de esfera podem ser usadas em situações da perda de fluido para impedir a perda de fluido do poço em uma zona subterrânea de um reservatório. Outras aplicações incluem usar a válvula de esfera como uma válvula de barreira para impedir o movimento de fluido através de um sistema de fundo de poço e fornecer o isolamento da pressão. Outra aplicação também é possível incluindo outras operações de fundo de poço que envolvem a introdução de fluidos para dentro ou a remoção dos fluidos

para fora	de	um poço perfurado.
[0019]	Um	exemplo de válvula	de	esfera 60 é	mostrado	na
Figura 2.	A	válvula de esfera	60	inclui uma	esfera	100

giratória aqui e tendo uma perfuração interna 110; uma

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 19/44

7/19 primeira porção de armação 82 que define uma primeira porção de perfuração 80; uma segunda porção de armação 92 que define uma segunda porção de perfuração 90; um membro cilíndrico

94;

um membro de limpeza disposto entre a segunda porção de armação e o membro cilíndrico 94;

uma via de fluido formada da primeira porção de perfuração 80 e da segunda porção de perfuração 90.

De acordo com algumas implementações, a válvula de esfera também pode incluir uma ou mais cavilhas de alinhamento

144 adaptadas para alinhar a válvula de esfera 60 com outros componentes de um sistema de fundo de poço, tal como o sistema de fundo de poço

50. Por exemplo, as cavilhas de alinhamento 144 podem ser usadas para alinhar pelo menos uma da primeira porção de perfuração 80 ou segunda porção de perfuração com uma seção de tubulação do sistema de fundo de poço

Consequentemente, as cavilhas de alinhamento 144 reduzem ou eliminam aberturas de afastamento entre a válvula de esfera 60 e as partes adjacentes do sistema de fundo de poço 50 assim como melhoram um perfil de fluxo de fluido através da válvula de esfera 60, tendo por resultado um topo ou uma perda de pressão reduzida através da válvula de esfera 60.

[0020] A esfera 100 está disposta na via de fluido entre a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90. De acordo com algumas implementações, qualquer uma ou ambas as aberturas definidas pela primeira ou segunda porção de perfuração 80, 90 podem ser circular, oval (por exemplo, elíptica), ou têm alguma outra forma apropriada. Além disso, as aberturas definidas pela primeira e segunda porção de perfuração 80, 90 podem ser do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes. Isto é, em algumas implementações, a abertura definida pela primeira

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 20/44

8/19 porção de perfuração 80 pode ser maior do que a abertura definida pela segunda porção de perfuração 90. Alternativamente, a abertura da segunda porção de perfuração 90 pode ser mais larga do que a abertura definida pela primeira porção de perfuração 80.

[0021] A primeira porção de armação 82 pode incluir uma armação de limpeza de detritos 142 que embale uma porção da esfera 100. A armação de limpeza de detritos 142 é operável para remover os detritos da esfera 100 conforme a esfera 100 é girada. A segunda porção de armação 92 pode também funcionar para remover os detritos da esfera 100, particularmente da superfície de selagem 93 da esfera 100. Também, a segunda porção de armação 92 pode cooperar com uma superfície de selagem da esfera 100 que cerca uma abertura da perfuração interna

110, tal como a superfície

93, para formar um selo em torno da abertura da perfuração interna 110 da esfera 100. Em algumas implementações, um membro de polarização, tal como uma mola, pode inclinar a segunda porção de armação em contato com a superfície para formar como o selo.

Em algumas implementações, um selo pode ser formado em torno de somente uma das aberturas da perfuração interna

110 (por exemplo, primeira ou segunda abertura

120, 130, discutidas abaixo). Em outras implementações, um selo pode ser formado em torno de ambas as aberturas da perfuração interna 110 (por exemplo, primeira e segunda abertura 120,

130). Quando um selo é desejado em torno de ambas as primeiras e segundas aberturas 120,

130, a primeira porção de armação 82 pode ser substituída pelos componentes similares à segunda porção de armação 92, o membro de limpeza 99, e o

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 21/44

9/19 membro cilíndrico 94 para cooperar com uma superfície de selagem 95 da esfera 100 que cerca a primeira abertura 120.

[0023] De acordo com algumas implementações, o membro de limpeza 99 pode ser formado de um material polimérico, e a segunda porção de armação 92 da esfera 100, e a primeira porção de armação 82, podem ser formadas de metais, tal como um aço contendo 13% de cromo por peso, Incoloy® 718, Inconel® 925, ou aço de liga 4140.

[0024] A Figura 3 ilustra um exemplo de válvula de esfera 60, incluindo um mecanismo 103 para articular a esfera 100 entre uma posição aberta e uma posição fechada ou reciprocamente. Como mostrado, a esfera 100 é disposta entre a primeira porção de armação 82 e a segunda porção de armação 92. O membro cilíndrico 94 é acoplado à segunda porção de armação 92. Por exemplo, a segunda porção de armação 92 pode ser retida no membro cilíndrico 94 acoplando linhas. O membro de limpeza 99 pode ser retido entre a segunda porção de armação 92 e o membro cilíndrico 94 em uma abertura formada entre eles, como mostrada no exemplo da válvula de esfera 60 ilustrada nas Figuras 7-9. A esfera 100 pode ser uma esfera truncada que tem as superfícies planares 96 formadas em lados opostos da esfera 100, embora somente uma das superfícies planares 96 seja visível na Figura 3. Uma projeção cilíndrica 98 se estende a partir de cada uma das superfícies planares 96. Um sulco radial 102 pode também ser formado em cada uma das superfícies planares 96. Um sulco arcado 97 também pode ser formado em cada uma das superfícies planares 96.

[0025] O mecanismo 103 inclui um par de braços 104 e de membros 106. Os membros 106 incluem as aberturas 105 e uma borda levantada 107 que se estende a partir de uma superfície

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 22/44

10/19 interna 109. Cada braço 104 é disposto em um plano que seja paralelo com as respectivas superfícies planares 96. As projeções cilíndricas 98 se estendem através dos entalhes 108 formados com cada um dos braços 104 e são recebidas nas aberturas 105. As bordas levantadas 107 também se estendem para dentro dos entalhes 108. Assim, os braços 104 são imprensados entre os membros 106 e a esfera 100. As bordas levantadas 107 são retidas nos entalhes 108 de forma que os braços 104 estão permitidos para deslizar em uma direção paralela ao eixo X, mas impedidas de mover-se em uma direção paralela ao eixo Z. Os pinos de atuação 112 são fornecidos em uma superfície interna 114 de cada braço 104. Os pinos de atuação 112 são recebidos nos sulcos radiais 102 formados na esfera 100. Um rolamento pode ser posicionado entre cada pino

112 e sulco radial 102. Um rolamento pode também ser posicionado entre cada projeção cilíndrica 98 e as bordas levantadas 107.

Em uma posição aberta, os sulcos radiais 102 são posicionados de maneira angular de forma que a perfuração interna 110 da esfera 100 pelo menos se alinhe parcialmente com a primeira e segunda porção de perfuração

80, 90 para fornecer uma comunicação de fluido através da válvula de esfera

60. Em uma posição fechada, a esfera 100 pode ser girada sobre o eixo Y até que a perfuração interna 110 da esfera

100 não forneça uma comunicação de fluido entre a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90, impedindo desse modo uma comunicação de fluido através da válvula de esfera 60. A esfera 100 pode ser girada entre as posições aberta e fechada, desse modo abrindo e fechando a válvula de esfera 60, deslocado longitudinalmente o mecanismo 103

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 23/44

11/19 relativo à esfera 100 em uma direção paralela com o eixo X. Enquanto o mecanismo 103 é movido relativo à esfera 100, os pinos de atuação 112 deslizam dentro dos sulcos radiais 102, fazendo com que a esfera 100 gire.

[0027] A válvula de esfera 60 pode ser aberta ou fechada em qualquer número de maneiras. Por exemplo, em algumas implementações, a válvula de esfera 60 pode ser atuada deslocando um mandrel em uma direção longitudinal da válvula, por exemplo, uma direção alinhada com uma direção axial da primeira ou segunda porção de perfuração 80, 90, para girar a esfera 100 em uma de uma posição aberta ou fechada. Em alguns casos, o mandrel pode ser deslocado pela aplicação de uma força mecânica transferida ao mandrel através de uma ferramenta secundária. Em outras implementações, a válvula de esfera 60 pode ser aberta pela aplicação da pressão de fluido. Por exemplo, a pressão de fluido pode ser aplicada a uma esfera 100 em uma posição fechada. A pressão de fluido pode atuar em um mecanismo secundário que libere um elemento de polarização, tal como uma mola, para girar a esfera 100 em uma posição aberta. Os exemplos descritos acima, não têm a intenção de serem limitativos. Da mesma forma, outras maneiras de atuar a válvula de esfera 100 estão dentro do escopo desta divulgação.

[0028] Outras implementações da válvula de esfera 60 podem incluir elementos adicionais ou diferentes daqueles ilustrados nas Figuras. Além disso, em algumas implementações, alguns elementos descritos podem ser omitidos.

[0029] Com referência às Figuras 2-6, a perfuração interna 110 da esfera 100 inclui a primeira abertura 120 e a segunda

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 24/44

12/19 abertura 130 e tem um comprimento 140. Como mostrado, a primeira abertura 120 é mais larga do que a segunda abertura 130. Entretanto, em outras implementações, a primeira abertura 120 pode ser menor do que a segunda abertura 130. Uma borda 150 cerca a primeira abertura 120, e uma segunda borda 160 cerca a segunda abertura 130. As transições internas da perfuração 110 entre a primeira abertura 120 e a segunda abertura 130. De acordo com algumas implementações, a perfuração interna 110 se alinha entre a primeira e segunda abertura 120, 130. Em alguns casos, a transição pode ser um alinhamento cônico (isto é, afunilado) (tal como a perfuração interna 110 na Figura 4), um alinhamento parabólico, ou uma transição de maneira gradual entre a primeira e segunda abertura 120, 130. Em ainda outras implementações, a transição pode estar sobre qualquer ou uma porção comprimento 140. Além disso, em algumas implementações, a perfuração interna 110 pode ser uma perfuração lisa, quando, em outra, a perfuração interna pode ser formada de uma pluralidade de superfícies lapidadas.

[0030] A esfera 100 é giratória sobre uma escala entre uma primeira posição e uma segunda posição. Em algumas implementações, a escala giratória pode ser de 92 graus entre a primeira e segunda posição. Entretanto, em outras implementações, a escala giratória pode ser maior ou menor que 92 graus. Por exemplo, em alguns casos, a escala giratória pode ser de 90 graus mais ou menos um ou dois graus. Assim, a escala giratória pode ser qualquer escala giratória a partir de 88 graus (isto é, de zero a 88 graus) de giro a 92 graus (isto é, de zero a 92 graus) de giro. Em outras implementações, a escala giratória pode ser de 90

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 25/44

13/19 graus mais ou menos meio grau (0,5) . Ainda outras implementações podem ter maiores ou menores escalas giratórias. Uma primeira porção da escala giratória (referida permutavelmente como a escala da articulação fechada) pode corresponder a uma configuração fechada em que o fluido é impedido ou substancialmente impedido de passar através da via de fluido 70. Uma segunda porção da escala giratória (referida permutavelmente como a escala giratória aberta) corresponde a uma configuração aberta em que a perfuração interna 110 da esfera 100 fornece uma comunicação de fluido entre a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90. Em algumas implementações, o fluido é impedido de passar através da via de fluido 70 na configuração fechada porque nenhuma porção da perfuração interna 110 é alinhada com a primeira e a segunda porção de perfuração 80, 90, e o fluido é permitido para fluir através da via de fluido 70 na configuração aberta porque pelo menos uma porção da perfuração interna 110 está aberta a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90.

[0031] A esfera 100 permite tendência de afastamento completo sobre uma porção da escala giratória aberta (referida daqui em diante como a escala giratória da tendência de afastamento). De acordo com algumas implementações a escala giratória da tendência de afastamento é de quatro graus, aproximadamente quatro graus, ou alguma outra escala giratória. De acordo com ainda outras implementações, a escala giratória da tendência de afastamento pode ser maior ou menor que quatro graus. Por exemplo, em algumas implementações, a escala giratória da tendência de afastamento pode ser de dois graus, três graus, cinco graus, ou seis graus. Em ainda outras implementações, a

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 26/44

14/19 escala giratória da tendência de afastamento pode ser maior ou menor. Por exemplo, em outras implementações a escala giratória da tendência de afastamento pode ser de 10 graus. Em ainda outras implementações, a segunda posição da esfera 100 pode definir uma extremidade da escala giratória e da escala giratória da tendência de afastamento. Isto é, uma extremidade da escala giratória e da escala giratória da tendência de afastamento pode coincidir uma com a outra, de acordo com algumas implementações. Esta característica é descrita mais detalhadamente abaixo em referência às Figuras 7-9. Além disso, uma válvula de esfera que inclui as características descritas aqui fornece fluxo melhorado através da válvula de esfera mesmo além da escala giratória da tendência de afastamento devido à configuração da perfuração interna 110, tais como a abertura ampliada da primeira abertura 120 relativo à abertura definida pela primeira porção de perfuração 80. Em outras palavras, mesmo quando o giro da esfera 100 é fora da escala giratória da tendência de afastamento, mas dentro da escala giratória aberta, o fluxo através da esfera 100 é melhorado devido à configuração da perfuração interna 110 e das aberturas definidas pela primeira e segunda porção de perfuração 80, 90, descritas acima.

[0032] A tendência de afastamento é definida como o maior objeto que pode ser passado através de uma válvula. Para uma válvula de esfera, a tendência de afastamento é maximizada quando a perfuração interna da esfera é alinhada com a primeira e a segunda porção de perfuração, isto é, uma borda da esfera que limita a primeira ou segunda abertura da perfuração interna (tais como as bordas 150, 160) não está se

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 27/44

15/19 projetando além da primeira ou segunda porção de perfuração e para dentro da via de fluido. Qualquer porção da esfera passada na projeção da primeira ou segunda porção de perfuração reduz o tamanho do maior objeto que pode ser passado através da válvula de esfera, assim como o aumento de uma gota de pressão através da válvula. Assim, ainda que o desalinhamento mais ligeiro da esfera dentro da via de fluido pode reduzir o tamanho dos detritos ou o outro objeto disposto no fluido que passa através da válvula de esfera.

[0033] Assim, para superar estas dificuldades associadas com as operações de fundo de poço, a válvula de esfera 60 fornece a tendência de afastamento completo sobre uma escala giratória da esfera 100. Particularmente, o tamanho da primeira abertura 120 da perfuração interna 110 pode ser maior do que a abertura definida pela primeira porção de perfuração 80. Da mesma forma, a primeira abertura 120 da perfuração interna 110 abrange completamente a abertura definida pela primeira porção de perfuração 80 sobre a escala giratória da tendência de afastamento. Indicado de outra maneira, a área de abertura definida pela primeira perfuração que a porção 80 é coberta completamente pela área definida pela primeira abertura 120 da perfuração interna 110 sobre a escala giratória da tendência de afastamento. Consequentemente, sobre a escala giratória da tendência de afastamento, quando a perfuração interna 110 da esfera 100 é desalinhada na via de fluido 70 devido à sobre ou sob rotação da esfera 100, a borda 150 da esfera 100 não se projeta após a abertura definida pela primeira porção de perfuração 80 e para dentro da via de fluido 70. Consequentemente, sobre uma escala giratória da esfera 100, a válvula de esfera 60 mantém

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 28/44

16/19 a tendência de afastamento completo através da via de fluido

70.

[0034] De acordo com algumas implementações, a primeira

abertura	120	pode ser	circular,	enquanto em outras
implementações,	a primeira	abertura	120 pode ser	oval	(por
exemplo,	elíptica), embora	a primeira	abertura 120	possa	ter
outras	formas.	Também, a	segunda	abertura 130	pode	ser

circular, oval (por exemplo, elíptica), ou tem outras formas. Em alguns casos quando a primeira abertura 120 tem uma forma elíptica, a elipse pode ser orientada de forma que o eixo menor pode ser igual a ou mais largo do que a abertura formada pela primeira porção de perfuração 80. Por exemplo, se a abertura da primeira porção de perfuração 80 é circular, o eixo menor da primeira abertura elíptica 120 pode ser pelo menos tão largo quanto o diâmetro da primeira porção de perfuração 80. Além disso, o eixo menor da primeira abertura elíptica 120 pode ser orientado perpendicularmente à direção do giro da esfera 100. O eixo principal da elipse pode ser alinhado com a direção do giro da esfera 100 (veja Figuras 4 e 5) e têm um comprimento de modo que a elipse formada abranja completamente ou cubra a abertura formada pela primeira porção de perfuração 80 sobre a escala giratória da tendência de afastamento completo, mantendo desse modo a tendência de afastamento completo através da via de fluido 70. Em algumas implementações, a segunda abertura 130 pode ser menor do que a abertura definida pela segunda porção de perfuração 90. Alternativamente, a abertura definida pela segunda porção de perfuração 90 pode ser igual ou menor do que ao tamanho da segunda abertura 130. Em outros exemplos, a segunda porção de perfuração 90 pode ter uma porção alargada

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 29/44

17/19

170 adjacente à esfera 100. Assim, a segunda abertura 130 pode ser menor do que a abertura formada pela porção alargada 170 da segunda porção de perfuração 90. Consequentemente, uma área definida pela abertura da segunda porção de perfuração 90 pode sobrepor completamente a área definida pela segunda abertura 130 sobre a escala giratória da tendência de afastamento. As Figuras 7-9 mostram a esfera 100 em três posições diferentes que ilustram a tendência de afastamento completo mesmo quando a esfera 100 pode ser desalinhada na via de fluido 70.

[0035] Para o exemplo de válvula de esfera 60 mostrado nas Figuras 7-9, a escala giratória da esfera 100 é de 92 graus, a escala giratória da tendência afastamento é de quatro graus, embora, como explicado acima, estas escalas sejam meramente um exemplo. Assim, outras implementações podem incluir uma escala giratória maior ou menor que 92 graus, e a escala giratória da tendência de afastamento pode ser maior ou menor que quatro graus. A Figura 7 mostra a perfuração interna 110 alinhada centralmente com a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90. Isto é, um eixo central da perfuração interna 110 é alinhado com um eixo central da primeira e de segunda porção de perfuração 80, 90 de forma que a esfera 100 está posicionada no meio da escala giratória da tendência de afastamento. Consequentemente, segundo as indicações da Figura 7, a esfera 100 é operável para girar a metade da escala giratória da tendência de afastamento (por exemplo, dois graus) em uma ou outra direção e fornecer ainda a tendência de afastamento completo através da via de fluido 70. Assim, no exemplo mostrado, a esfera é girada 90 graus a partir da primeira posição.

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 30/44

18/19 [0036] A Figura 8 mostra a esfera 100 girada para a segunda posição, isto é, uma posição máxima do curso excessivo. Assim, a esfera 100 é mostrada girada a 92 graus e em uma extremidade da escala giratória da tendência de afastamento. A Figura 9 mostra que a esfera girou a uma posição máxima do curso recessivo. Da mesma forma, a esfera 100 na Figura 9 é girada a 88 graus e na extremidade oposta da escala giratória da tendência de afastamento. Consequentemente, embora as Figuras 8 e 9 mostrem a esfera 100 na qual a perfuração interna 110 não é alinhada centralmente com a primeira e segunda porção de perfuração 80, 90, todavia, a via de fluido 70 ainda aprecia a tendência de afastamento máximo. Consequentemente, para o exemplo de válvula de esfera 60 mostrado nas Figuras 7-9, uma posição da esfera 100 em qualquer lugar entre 88 e 92 graus de giro na escala giratória fornece a tendência de afastamento completo. [0037] Com referência à Figura 7, como um exemplo somente, a orientação da esfera 100 pode ser tal que a abertura mais larga da perfuração interna 110 (por exemplo, a primeira abertura 120) pode ser disposta à jusante da abertura menor da perfuração interna 110 (por exemplo, a segunda abertura 130). Isso é de quando introduzido em um sistema de fundo de poço, tal como o sistema de fundo de poço 50, a primeira abertura 120 está acima (isto é, mais perto da superfície da terra 20) do que a segunda abertura 130. Em tal configuração, a segunda porção de armação 92 pode formar um selo em torno da segunda abertura 130 e/ou a primeira porção de armação 82 pode formar um selo em torno da primeira abertura 120. Além disso, o fluido pode ser introduzido no poço perfurado 10 a partir da superfície da terra 20 ou ser recuperado do poço

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 31/44

19/19 perfurado 10 através da superfície da terra 20 através da válvula de esfera 60.

[0038] Em outras implementações, a esfera 100 pode ser orientada de forma que a abertura mais larga da perfuração interna 110 (por exemplo, a primeira abertura 120) é no fundo de poço, isto é, mais distante da superfície da terra 20, do que a abertura menor da perfuração interna 110 (por exemplo, a segunda abertura 130). Em tal configuração, a segunda porção de armação 92 pode formar um selo em torno da segunda abertura 130 e/ou a primeira porção de armação 82 pode formar um selo em torno da primeira abertura 120. Adicionalmente, o fluido pode ser introduzido no poço perfurado 10 da superfície da terra 20 ou ser recuperado do poço perfurado 10 através da superfície da terra 20 através da válvula de esfera 60.

[0039] Embora a primeira abertura 120 seja descrita como maior do que a segunda abertura 130 nestes exemplos, em outras implementações, como explicado acima, o oposto pode ser verdadeiro e a segunda abertura 130 pode ser maior do que a primeira abertura 120.

[0040] Um número de implementações foi descrita. Não obstante, compreender-se-á que várias modificações podem ser feitas sem partir do espírito e do escopo da divulgação. Da mesma forma, outras implementações estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta de fundo de poço para executar uma operação de fundo de poço, compreendendo:

uma perfuração compreendendo:

uma primeira porção de perfuração (80); e uma segunda porção de perfuração (90);

uma esfera (100) disposta entre a primeira porção de perfuração (80) e a segunda porção de perfuração (90) e adaptada para girar entre uma primeira posição e uma segunda posição;

a esfera (100) tendo uma perfuração interna (110) que se estende de uma primeira abertura (120) de perfuração interna a uma segunda abertura (130) de perfuração interna;

caracterizada pelo fato de a primeira abertura (120) sendo mais larga do que a segunda abertura (130) e a primeira abertura (120) abrangendo uma abertura definida pela primeira porção de perfuração sobre uma escala giratória da esfera (100) .
2. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a primeira abertura (120) da perfuração interna ser elíptica tendo um eixo menor pelo menos tão largo quanto uma largura da abertura definida pela primeira porção de perfuração e um eixo principal maior do que uma altura da abertura definida pela primeira porção de perfuração para abranger a abertura definida pela primeira porção de perfuração sobre uma escala giratória da esfera (100).
3. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a escala giratória da esfera (100) ser de quatro graus.

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 33/44

2/4
4. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma escala giratória da esfera (100) entre a primeira posição e a segunda posição ser de 92 graus.
5. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a perfuração interna (110) transitar entre a primeira abertura (120) e a segunda abertura (130).
6. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de pelo menos uma porção da perfuração interna (110) transitar parabolicamente, conicamente, ou de uma maneira gradual.
7. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação

5, caracterizada pelo fato de a perfuração interna (110) transitar sobre um comprimento (140) da perfuração interna.
8. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma abertura definida pela segunda porção da perfuração adjacente à esfera (100) ser alargada e onde a abertura alargada abrange a segunda abertura (130) sobre uma escala giratória da esfera (100).
9. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a perfuração interna (110) compreender uma de uma perfuração lisa ou uma perfuração lapidada.
10. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma abertura definida pela segunda porção da perfuração (90) ser feita do tamanho para abranger a segunda abertura (130) da perfuração interna (110) sobre uma escala giratória da esfera (100).
11. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 34/44

3/4 reivindicação 2, caracterizada pelo fato de a segunda abertura (130) da perfuração interna (110) ser circular e onde a perfuração interna (110) transita a partir da primeira abertura elíptica para a segunda abertura circular sobre um comprimento (140) da perfuração.
12. Método para controlar o fluxo de fluido através de uma ferramenta de fundo de poço, disposta no fundo do poço, o método compreendendo:

fornecer ao fundo de poço uma ferramenta de fundo de poço que inclui uma esfera (100) disposta dentro de uma via de fluido da ferramenta de fundo de poço, a esfera (100) incluindo uma perfuração (110) que se estende por isso; e girar a esfera (100) dentro da via de fluido para permitir uma comunicação completa abaixo da via de fluido, caracterizado pelo fato de uma comunicação completa ser permitida sobre uma escala giratória da esfera (100).
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender bombear um fluido através da via de fluido, o fluido compreendendo um propante.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda posicionar a esfera (100) em uma posição fechada para impedir ou substancialmente impedir uma comunicação através da via de fluido.
15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a perfuração (110) da esfera (100) compreender uma primeira abertura (120) mais larga do que uma segunda abertura (130), e onde a primeira abertura (120) está posicionada à jusante da segunda abertura (130) quando a esfera (100) é girada dentro da via de fluido para permitir uma comunicação completa abaixo da via de fluido.

Petição 870180163697, de 17/12/2018, pág. 35/44

4/4
16. Método, de acordo com a reivindicação 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de a perfuração (110) da esfera (100) compreender uma primeira abertura (120) mais larga do que uma segunda abertura (130).