BRPI0920784A2 - método e atuador de dispositivo de fundo de poço - Google Patents
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Abstract
ATUADOR ATIVADO POR TEMPERATURA E MÉTODO DE ISOLAR UMA PRIMEIRA PARTE DE ESPAÇO ANULAR A PARTIR DE UMA SEGUNDA PARTE DE ESPAÇO ANULAR. A presente invenção refere-se a um atuador ativado por temperatura que é instalado em um tubular para atuar um dispositivo adjacente, o qual pode incluir um ou mais elementos de liga de memória de forma. Os elementos podem ser acoplados entre uma primeira parte e uma segunda parte de um dispositivo, ou os elementos podem ser acoplados entre o tubular e uma parte do dispositivo. Os elementos são ativados aumentando-se a temperatura até uma temperatura de transição para causar a transformação metalúrgica de fase, fazendo com que os elementos se contraiam e desloquem pelo menos uma parte do dispositivo. O atuador pode ser usado, por exemplo, para atuar um centralizador a partir de um modo de inserção para um modo posicionado ou, alternadamente, para atuar um membro de gaxeta de uma modalidade do confronto a uma modalidade isolante. Uma liga de níquel-titânio, por exemplo, pode ser usada como o material da liga de memória de forma da qual o elemento de memória de forma é fabricado.
Description
e 1143 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "YATUADOR
ATIVADO POR TEMPERATURA E MÉTODO DE ISOLAR UMA PRIMEIRA . PARTE DE ESPAÇO ANULAR A PARTIR DE UMA SEGUNDA PARTE DE ESPAÇO ANULAR". ' 5 “DECLARAÇÃO DE PEDIDOS RELACIONADOS Este pedido depende de e reivindica prioridade para o Pedido US não Provisório nº 12/569.811 depositado em 29 de setembro de 2009, que depende de e reivindica prioridade para dois pedidos provisórios, Pedido US Provisório nº 61/101.100 depositado em 29 de setembro de 2008 e Pedi- do Provisório nº 61/239.195 depositado em 2 de setembro de 2009.
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a métodos e dispositivos para o- perações de fundo de poço em furos de poço terrestres. Mais específica- mente, este pedido refere-se a um atuador para atuar um dispositivo após eleser acoplado a um tubo e correr dentro de um poço terrestre.
ANTECEDENTES É prática convencional perfurar um furo de poço terrestre usando uma coluna tubular, tipicamente denominada uma coluna de perfuração, es- tendendo-se de uma sonda na superfície da terra, e para cimentar uma co- luna tubular, tipicamente denominada uma coluna de revestimento, no furo de poço para evitar desmoronamento e estabilizar o furo de poço. Alguns furos de poço podem ser estendidos em modo em etapas, por exemplo, com colunas adicionais de revestimento cimentadas no poço como parte de cada etapa. Outro tubo pode ser instalado dentro do furo da coluna de revestimen- to cimentada para facilitar, por exemplo, a recuperação de óleo e/ou gás de formações geológicas penetradas.
Vários dispositivos acionáveis podem ser acoplados a um tubo e posteriormente atuados no fundo de poço para facilitar as operações. Por exemplo, mas não por meio de limitação, centralizadores de mola curva po- dem ser usados para posicionar uma coluna de revestimento dentro de um furo de poço, por exemplo, em um local desejado no mesmo, para a etapa de cimentação subsequente. Os centralizadores de molas em arco podem vw 2/43 ser acoplados a, por exemplo, dispostos sobre, um revestimento em interva- los axialmente espaçados para prover um espaço anular entre o revestimen- . to e o furo de poço.
A lama de cimento pode ser deslocada através do furo do revestimento e dentro do espaço anular para formar um revestimento ' 5 terminal protetor.
Nos furos de poço que têm partes horizontais ou altamente desviadas, molas em arco mais robustas podem ser usadas para prover se- paração suficiente, mas as molas em arco mais robustas podem aumentar a resistência a atrito para movimento do revestimento através do furo de poço.
Deve ser compreendido que molas em arco mais robustas engatarão mais forçadamente a parede do furo em que o centralizador é disposto, e que o atrito para movimento da coluna tubular é determinado, pelo menos em par- te, pela força de engate das molas em arco com a parede do furo.
Uma solução é acoplar os centralizadores de molas em arco ao revestimento em um modo desmoronado, por exemplo, elemento(s) de se- paração retraído(s), para reduzir a resistência ao funcionamento de atrito.
O revestimento pode ser posicionado no furo de poço e os centralizadores en- tão podem ser implantados no intervalo objetivado para prover a separação desejada.
Os centralizadores são geralmente inacessíveis porque eles são dispostos dentro de um espaço anular entre o revestimento e o furo de poço.
Como um resultado, ativar os centralizadores de um modo desmoronado para o modo expandido, sem comprometer a integridade do revestimento, apresente um desafio.
Uma solução tentada provê um método de reciclar um centrali- zador instalado sobre um revestimento em um modo desmoronado usando uma ou mais bandas de reciclagem dissolvíveis, e então dissolvendo as bandas no fundo do poço usando um ácido forte, tal como ácido fluórico, circulado dentro do espaço anular.
Esta solução é desfavorecida por o ácido ser perigoso para manipular na superfície e pode danificar os componentes críticos no furo de poço.
Outro exemplo de um dispositivo que pode ser atuado após ser posicionado em um furo de poço é um obturador.
Um obturador pode ser usado para vedar um espaço anular entre dois tubos tal como, por exemplo,
- 3/43 um espaço anular entre um revestimento instalado e um tubo de produção . disposto dentro do furo do revestimento. A pressão no espaço anular pode - ser monitorada de modo que um vazamento no revestimento e/ou no tubo de produção pode ser prontamente detectado, por exemplo, para diagnósticos " 5 e/oureparo. Um obturador pode ser acoplado a uma coluna tubular e correr dentro de um furo de poço em um modo retraído e, então, expandido para um fundo de poço no modo de isolamento. Como acima, um desafio é apre- sentado no acionamento do obturador a partir do modo retraído para o modo de isolamento sem comprometer a integridade do tubo. O que é necessário é um atuador que pode ser disposto em um tubo adjacente a um dispositivo acionável, correr dentro de um furo de poço e ativado de forma confiável para atuar o dispositivo para fundo de poço sem comprometer a integridade do tubo sobre o qual ele é instalado.
SUMÁRIO As modalidades do atuador ativado por temperatura descritas no presente satisfazem as necessidades declaradas acima. As modalidades do atuador ativado por temperatura utilizam um ou mais elementos de ligas de memória de forma para prover um atuador que pode ser instalado sobre um tubo, por exemplo, adjacente a um dispositivo acionável, correr dentro de um furode poço em um modo de descida e ali ativado para atuar o dispositivo acionável dentro de um intervalo disparado do furo de poço. A manipulação pode incluir implantação, expansão, abertura, fechamento e/ou energização do dispositivo. O dispositivo pode ser atuado por controle da temperatura à qual o um ou mais elementos de ligas de memória de forma do atuador é exposto. Por exemplo, aumentar a temperatura de um ou mais elementos de ligas de memória de forma dentro de uma modalidade de atuador ativado por temperatura pode fazer com que elementos de memória de forma alon- gados contraiam-se para deslocar forçadamente um ou mais componentes de um dispositivo acionável adjacente e para desse modo atuar o dispositi- vo. Destemodo, um atuador ativado por temperatura pode ser usado para, por exemplo, mas não por meio de limitação, implantar um centralizador de motas em arco, expandir um obturador, expandir uma cesta de cimento para
- 4/43 isolar uma parte de um espaço anular para cimentação, ou abrir ou fechar uma porta de fluido em uma válvula. - Uma liga de memória de forma do tipo que pode ser usada nas modalidades do atuador ativado por temperatura é um material que "lembra" " 5 suaforma,e pode ser retornado a essa forma após ser deformado aplicando calor à liga. Por exemplo, o efeito da forma de memória pode resultar de transformação de fase metalúrgica de martensita para austenita quando a- quecidas, e de austenita para martensita quando resfriando. O elemento de memória de forma pode ter uma primeira configuração em uma primeira temperatura (por exemplo, dentro de uma primeira faixa de temperaturas) e pode ser trabalhado mecanicamente, para presumir uma segunda configura- ção enquanto na primeira temperatura (ou enquanto dentro de uma primeira faixa de temperaturas). O elemento de memória de forma pode ser acopla- do, em sua segunda configuração, a um obturador, tal como um tendo um elemento de vedação expansível ou um elemento de vedação elastomérico, para formar um obturador ativado por temperatura, e então disposto dentro de furo, tal como um furo de um revestimento. O aquecimento do um ou mais elementos de memória de forma do atuador para uma temperatura de transição restaura, parcialmente ou completamente, o elemento de memória deforma para ou em direção à primeira configuração. Um dispositivo adja- cente ao atuador pode ser atuado através de uma aplicação de força provida pelo elemento de memória de forma em restauração em direção à sua pri- meira configuração.
O elemento de memória de forma pode, em uma modalidade, ser substancialmente alongado de modo que a restauração a partir da se- gunda configuração em direção à primeira configuração faz com que o ele- mento de memória de forma encolha (por exemplo, contraia) no comprimen- to. Acoplando o elemento de memória de forma a pelo menos um compo- nente ou parte do dispositivo acionável adjacente, a contração (por exemplo, encolhimento) pode prover uma quantidade de trabalho para atuar o disposi- tivo; isto é, a contração pode aplicar uma força ao dispositivo durante um deslocamento geralmente correspondendo à quantidade de contração (por
. 5/43 exemplo, encolhimento). O trabalho produzido pelo atuador pode ser usado para, por exemplo, comprimir axialmente, e assim expandir radialmente, um . obturador tal como, por exemplo, um que tem um elemento de vedação elas- tomérico, na forma de manga, ou aduzir um primeiro colar de extremidade " 5 de um centralizador em direção a um segundo colar de extremidade para implantar forçadamente (por exemplo, estender ou curvar radialmente) as molas em arco entre o primeiro e segundo colares.
Em algumas modalidades, o atuador ativado por temperatura pode compreender um aparelho autônomo adjacente e acoplado a um ou mais componentes ou partes do dispositivo atuador. Este dispositivo pode ser disposto no tubo e correr dentro do poço para posteriormente ser atuado pelo atuador. Em outras modalidades, o atuador ativado por temperatura pode ser integrado com ou dentro do dispositivo a ser atuado no fundo do poço. Em algumas modalidades integradas, os elementos de memória de forma podem ser acoplados a componentes estruturais convencionais ou partes do dispositivo acionável. Por exemplo, em uma modalidade do atua- dor autônomo, o atuador ativado por temperatura pode ser instalado em um tubo adjacente e de apoio, por exemplo, a um centralizador de molas em arco. Os elementos de memória de forma do atuador podem, por exemplo, seracoplados a um ou a ambos os colares de extremidade do centralizador. A contração dos elementos de memória de forma pode deslocar forçada- mente um ou ambos os colares de extremidade do centralizador de molas em arco para expandir o centralizador implantando as molas em arco. Deve ser entendido que modalidades de atuador ativado por temperatura podem ser usadas em conjunto com outros dispositivos de fun- do de poço acionáveis. Estes dispositivos podem ser adaptados para res- ponder ao deslocamento forçado de um componente ou parte do dispositivo, e deste modo movem, expandem, deslocam, etc. outro componente ou parte do dispositivo. Em uma modalidade, o dispositivo acionável pode ser um centralizador de molas em arco que responde à adução de colares de ex- tremidade para expandir radialmente implantando as molas em arco acopla- das entre os colares de extremidade. Em outra modalidade, o dispositivo
. 6/43 acionável pode ser um obturador que responde à adução dos colares de ex- tremidade para expandir um elemento de vedação, ou que responde à cons- - trição de uma primeira parte para expandir uma segunda parte. Deve ser entendido que um elemento de memória de forma po- , 5 de serfeito em uma variedade de formas ou configurações, acoplado a um dispositivo acionável ou instalado em um tubo adjacente a um dispositivo acionável, disposto em um furo de poço em um tubo e aquecido para ativar o atuador e atuar o dispositivo dentro do furo de poço.
A ativação do atuador ativado por temperatura para uma confi- guração ativada pode ser, em uma modalidade, por exposição aos elemen- tos de memória de forma do atuador para aquecimento geotérmico de for- mação (ões) geológica(s), por exemplo, a adjacente à qual o atuador é dis- posto. Por exemplo, para um gradiente térmico de 27,3ºC por 1000 m (15ºF por 1000 ft) de profundidade vertical, e em temperatura ambiente de 27ºC (80ºF), uma profundidade vertical de cerca de 4.050 m (cerca de 13.300 ft) pode elevar a temperatura de uma modalidade de um elemento de memória de forma para uma temperatura de transição de cerca de 138ºC (280ºF) pa- ra ativar a liga, isto é, fazer com que o elemento de memória de forma troque sua configuração física. Deve ser entendido que os gradientes geotérmicos podem variar, e que as temperaturas de transição de ligas de memória de forma, por exemplo, as ligas listadas abaixo, podem variar de acordo com a composição química da liga de memória de forma. Consequentemente, um modo de selecionar um elemento de liga de memória de forma que pode ser vantajosamente implantado em profundidades objetivadas correspondendo à temperatura de transição prevista da liga selecionada.
Alternativamente ou adicionalmente, o atuador ativado por tem- peratura pode ser ativado por aplicação de aquecimento de resistência elé- trica. Por exemplo, mas não por meio de limitação, uma bateria, célula de combustível ou outra fonte de corrente elétrica pode ser disposta dentro, funcionalmente conectada a, ou próxima ao atuador para prover corrente elétrica a um ou mais resistores, por exemplo, disposta próximo a um ou mais elementos de memória de forma. Em uma modalidade, o um ou mais
- 7/43 elementos de memória de forma propriamente ditos podem servir com os resistores elétricos. O calor gerado como um resultado de corrente aplicada - através dos resistores elétricos pode aquecer o elemento de memória de forma para a temperatura de transição, por exemplo, levando o mesmo a : 5 contraire atuar o dispositivo acionável.
Deve ser entendido que, durante a instalação do tubo, o atuador e o dispositivo adjacente ao intervalo objetivado do furo de poço, pode ser desejável manter o elemento de memória de forma a uma temperatura abai- xo da temperatura de transição até o tubo, o atuador e o dispositivo adjacen- te serem posicionados dentro do intervalo objetivado. Em uma modalidade de um método para uso em um poço profundo verticalmente, um fluido de resfriamento pode ser bombeado para baixo de um tubo para o atuador manter a temperatura do elemento de memória de forma abaixo da tempera- tura de transição durante a descida do tubo para o intervalo objetivado. O suprimento de fluido de resfriamento pode ser descontinuado quando o tubo está no intervalo objetivado para permitir o aquecimento dos elementos de memória de forma para ativar o atuador. Adicionalmente ou alternativamen- te, para retrair e remover um dispositivo, um fluido de resfriamento pode ser suprido, por exemplo, a partir de um tubo, para resfriar o elemento de memó- riade formado atuador para uma segunda temperatura de transição em que o elemento de memória de forma contraído descontrairá ou realongará e retrairá o dispositivo de sua configuração implantada. Os fatores a serem considerados no projeto de uma modalidade do atuador ativado por temperatura incluem a quantidade de força necessá- ria para atuar o dispositivo de fundo de poço acionável. Por exemplo, onde um dispositivo de fundo de poço é um centralizador de molas em arco, a ri- gidez das molas em arco, a quantidade de expansão radial, o peso do tubo (e conteúdos) e/ou a inclinação do furo de poço estão entre os fatores que podem determinar a força requerida para aduzir os colares de extremidade do centralizador um para o outro para implantar as molas em arco. Similar- mente, onde um dispositivo de fundo de poço é um obturador tendo um ele- mento de vedação a ser radialmente expandido através da aplicação de for-
. 8/43 ça axial por um ou mais elementos de memória de forma, o tamanho, espes- sura e/ou compressibilidade do elemento de vedação podem determinar a - força requerida para expandir o elemento de vedação para engatar na pare- de de um furo. Em algumas modalidades do atuador ativado por temperatu- : 5 ra, múltiplos elementos de memória de forma podem ser usados para muiti- plicar a força que pode ser conferida pelo atuador para, por exemplo, mas não por meio de limitação, implantar as molas em arco de um centralizador ou expandir o elemento de vedação de um obturador. Por exemplo, onde é necessária força aumentada para expandir adequadamente um centralizador ou um obturador ou outro dispositivo, múltiplos elementos de memória de forma alongados podem ser acoplados a um ou mais colares do dispositivo, o atuador disposto dentro de um furo, e os múltiplos elementos de memória de forma podem ser aquecidos juntos para uma temperatura de transição para contrair os múltiplos elementos de memória de forma para ou na dire- çãode uma primeira configuração.
Em uma modalidade, múltiplos elementos de memória de forma podem ser distribuídos angularmente em torno de um eixo geométrico do atuador ativado por temperatura. Por exemplo, para um atuador adaptado para ser instalado em um tubo tendo um eixo geométrico, quatro elementos dememóriade forma podem ser distribuídos angularmente em intervalos de cerca de 90 graus em torno do eixo geométrico para juntos gerarem uma força coletiva distribuída para deslocar um colar ao qual os quatro elementos de memória de forma são acoplados juntos. Em uma modalidade alternativa, os múltiplos elementos de memória de forma podem ser concentrados em agrupamentos. Por exemplo, um par de elementos de memória de forma imediatamente adjacentes pode ser disposto dentro do atuador ativado por temperatura em torno de 180 graus, ou geralmente oposto, a partir de um segundo par de elementos de memória de forma imediatamente adjacentes. Deve ser entendido que uma variedade de arranjos pode ser usada para posicionar os elementos de memória de forma em modalidades do atuador ativado por temperatura, e muitos destes arranjos podem incluir um equili- brio geral de forças aplicadas por múltiplos elementos de memória de forma
- 9/43 para prover uma força de deslocamento distribuída uniformemente.
Adicionalmente ou alternativamente para usar uma pluralidade . de elementos de memória de forma, o(s) elemento(s) de memória de forma de um atuador ativado por temperatura pode(m) ser disposto(s) estrategica- , 5 mente para ampliar o deslocamento obtenível.
Por exemplo, mas não por meio de limitação, em uma aplicação de elemento de memória de forma pa- ra atuar um dispositivo de fundo de poço, um ou mais elementos de memória de forma alongados pode ser acoplado entre colares alinhados axialmente com o dispositivo disposto geralmente intermediário aos colares alinhados.
Oum ou mais elementos de memória de forma pode ser ativado aquecendo para uma temperatura de transição para aduzir os colares um em direção ao outro para atuar o dispositivo entre os mesmos.
Um arranjo que pode ser utilizado para ampliar o deslocamento obtenível a partir da contração do(s) elemento(s) de memória de forma de um determinado comprimento inclui o acoplamento de uma pluralidade de elementos de memória de forma em relações opostas uma(s) à(s) outra(s) de modo que um deslocamento por um primeiro conjunto de elementos de memória de forma pode ser agregado com um deslocamento por um segun- do conjunto de elementos de memória de forma para prover um desloca- mento coletivo ampliado conferido ao dispositivo acionável.
Um "conjunto," como esse termo é usado no presente, refere-se a elementos de memória de forma que são similarmente situados ou similarmente acoplados, e po- dem incluir um elemento de memória de forma único.
Ligas de metal tendo uma variedade de composições químicas podem ser usadas para produzir os elementos de memória de forma a se- rem usados nas modalidades do atuador ativado por temperatura incluindo, por exemplo, mas não limitado a, ligas compreendendo: prata-cádmio, ouro- cádmio, cobre-alumíinio-níquel, cobre-estanho, cobre-zinco, cobre-zinco- silício, cobre-zinco-alumínio, cobre-zinco-estanho, ferro-platina, manganês- cobre, ferro-manganês-silício, ligas de platina, cobalto-niquel-aluminio, co- bailto-niquel-gálio, níquel-ferro-gálio, e ligas de titânio-paládio, ligas de ní- quet-titânio, também conhecidas como ligas Nitinol.
Deve ser entendido que
. 10/43 várias liga(s) e várias composições de liga(s) podem possibilitar a personali- zação da temperatura de transição e outras características de desempenho . do atuador ativado por temperatura.
Em outra modalidade de atuador ativado por temperatura, pelo " 5 menos algum do trabalho requerido para atuar o dispositivo acionável, por exemplo, a partir de uma primeira configuração para uma segunda configu- ração pode ser armazenado dentro de uma mola, cilindro fluídico, ou outro dispositivo de armazenamento de energia. Em algumas modalidades, a mo- la, cilindro fluídico, ou dispositivo de armazenamento de energia podem compreender componentes do dispositivo acionável. Por exemplo, um cen- tralizador de molas em arco pode ser desmoronado em uma primeira confi- guração por rotação de um primeiro colar de extremidade com relação ao segundo colar de extremidade para deformar as molas em arco lá para uma configuração geralmente de desabamento. O centralizador de molas em ar- copode então ser restringido na configuração de desmoronamento para faci- litar o acionamento e liberação do centralizador para expandir, usando a e- nergia armazenada dentro das molas em arco, para uma configuração im- plantada. Um atuador ativado por temperatura tendo um elemento de memó- ria de forma pode ser usado para segurar um centralizador de molas em ar- cona configuração de desmoronamento até a temperatura do elemento de memória de forma ser aumentada para uma temperatura de transição acio- nando o elemento de memória de forma e acionando o centralizador de mo- las em arco a partir da configuração de desmoronamento para a configura- ção implantada. Nesta modalidade, o atuador ativado por temperatura é in- tegral com o dispositivo acionável na medida em que a energia usada para expandir o dispositivo acionável pode ser armazenada, no todo ou em parte, em um ou mais componentes do dispositivo em oposição a ser gerado uni- camente por um componente de elemento de memória de forma do atuador ativado por temperatura. Por exemplo, mas não por meio de limitação, pelo menos uma parte da energia necessária para implantar um centralizador a partir de um modo desmoronado para um modo expandido pode ser, em algumas modalidades, armazenada dentro de molas em arco do centraliza-
- 11/43 dor, e o centralizador pode ser restringido em um modo desmoronado contra a tendência substancial de impelir as molas em arco para o modo implanta- . do. Um atuador pode ser usado para liberar um centralizador a partir do mo- do restringido e desmoronado e, em algumas modalidades, o atuador tam- 7 5 bém pode ser usado para deslocar um ou mais componentes do centraliza- dor para ainda implantar as molas em arco.
Em uma modalidade, uma fonte de calor pode ser usada para aumentar a temperatura do elemento de memória de forma para uma tempe- ratura de transição para ativar ou "disparar" o atuador. Em ativação pela fon- tede calor, o atuador ativado por temperatura pode ativar um dispositivo a- cionável funcionalmente conectado ao atuador usando uma energia armaze- nada provida a partir da contração do elemento de memória de forma e/ou a partir de um dispositivo de armazenamento de energia, tal como uma mola. Em outra modalidade, um dissipador de calor, tal como um sistema de res- friamento, pode ser usado para evitar ou retardar a ativação do atuador ati- vado por temperatura, por exemplo, à medida que o dispositivo é posiciona- do dentro de um intervalo objetivado de um furo de poço em uma profundi- dade vertical tendo uma temperatura ocorrendo naturalmente que poderia, mas para o coletor de calor, aumentar a temperatura do(s) elemento(s) de memória de forma e ativar o dissipador para atuar o dispositivo acionável. Quando posicionando o dispositivo acionável no intervalo objetivado, o res- friamento do(s) elemento(s) de memória de forma pode ser transmitido e a temperatura do(s) elemento(s) de memória de forma é deixada aumentar, como aquecida pelo calor geotérmico, para uma temperatura de transição emo(s)elemento(s)de memória de forma encolhe(m) para atuar o dispositi- vo adjacente. Deve ser entendido que, em modalidades alternativas, um e- lemento de memória de forma pode ser expandido por resfriamento para uma temperatura de transição em que o elemento de memória de forma po- de se estender devido à transformação de fase metalúrgica, e tal expansão pode similarmente ser usada para efetuar o acionamento de um dispositivo acionável.
Em uma modalidade, um atuador ativado por temperatura e/ou o
- 12/43 dispositivo acionável adjacente pode ser protegido de engate indesejado com o poço por um centralizador de estrias rígidas (ou centralizadores) aco- . plado ao tubo adjacente ao atuador e/ou ao dispositivo. Por exemplo, em uma modalidade, um atuador e um dispositivo acionável adjacente são pro- ' 5 tegidos de contato indesejado com o furo de poço abrangendo ambos com um par de centralizadores de estrias rígidas para prover suficiente separa- ção entre o tubo e o furo de poço para reduzir ou evitar contato indesejado entre o atuador e o furo de poço. Deve ser entendido que o atuador pode ser mais exposto a engate com o furo de poço em seções curvadas ou irregula- resdofurode poço.
Uma modalidade de um método de usar um atuador para atuar um dispositivo de fundo de poço acoplado a um tubo e correr dentro de um furo de poço inclui as etapas de receber um dispositivo acionável sobre um tubo; receber um atuador ativado por temperatura, compreendendo um ou mais elementos de memória de forma alongados acoplados a uma primeira extremidade a um primeiro colar e em uma segunda extremidade a pelo me- nos um do tubo e de um segundo colar, sobre o tubo adjacente ao dispositi- vo acionável; compor o tubo em uma coluna tubular; correr a coluna tubular dentro de um furo de poço; aumentar a temperatura do um ou mais elemen- tosde memória de forma para uma temperatura de transição; deslocar o pe- lo menos um do primeiro e segundo colares com relação a outro do primeiro e segundo colares; e atuar o dispositivo adjacente. Em uma modalidade do método, a etapa de aumentar a temperatura pode incluir passar uma corren- te através de um resistor próximo a um ou mais elementos de memória de forma. Em outra modalidade deste método, a etapa de atuar o dispositivo adjacente pode compreender tanto implantar uma mola de curva ou compri- mir axialmente um elemento de vedação.
Outra modalidade do método para atuar um dispositivo em um tubo para correr dentro de um furo de poço compreende as etapas de rece- ber um dispositivo acionável em um tubo; receber um atuador ativado por temperatura, compreendendo um ou mais elementos de memória de forma alongados acoplados em uma primeira extremidade a um primeiro colar e
. 13/43 em uma segunda extremidade a pelo menos um do tubo e um segundo co- lar, sobre o tubo adjacente ao dispositivo acionável; compor o tubo dentro de . uma coluna tubular; correr a coluna tubular dentro de um fundo de poço em uma profundidade vertical suficiente para aumentar a temperatura do um ou ' 5 mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição; deslocar pelo menos um do primeiro e segundo colares com relação a outro do primeiro e segundo colares; e atuar o dispositivo adjacente. Em um aspecto da invenção, um método inventivo compreende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais elementos dememóriade forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um tubo, acoplando a segunda extremidade do um mais elemento de memória de forma a uma parte de um dispositivo acionável recebido sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna de tubo, correr a coluna de tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais elementos de memória deforma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase metalúrgica dentro de uma liga de memória de forma a contrair e deste mo- do deslocar a parte do dispositivo acionável e alterar o dispositivo acionável a partir de uma primeira, configuração de descida, para uma segunda confi- guração implantada.
Em um segundo aspecto da invenção, um método inventivo compreende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais elementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um tubo, acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a pelo menos um de um primeiro colar e um segundo —colardeum centralizador de molas em arco recebido sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr o tubo dentro de um furo, aumen- tar a temperatura do um ou mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase metalúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair e deste modo deslocar pelo menos um do primeiro e segundo colares do centralizador de mola de curva com rela- ção a outro do primeiro e segundo colares do centralizador de molas em ar- co, e implantar o centralizador de molas em arco a partir de uma primeira,
- 14/43 configuração de descida, para uma segunda, configuração implantada para prover separação entre o tubo e o furo, caracterizado pelo fato de que as - molas em arco são implantadas a partir de uma configuração geralmente reta para uma configuração geralmente arqueada.
' 5 Em um terceiro aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um tubo, acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a pelo menos um de um primeiro colar e um segundo colarde um obturador expansível, compreendendo um elemento de vedação na forma de manga entre o primeiro e segundo colares, recebidos sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr o tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase me- talúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair e deste modo aduzir o primeiro colar e o segundo colar e deste modo comprimir axialmente e ex- pandir radialmente o obturador a partir de uma primeira, configuração de descida para uma segunda, configuração de isolamento provendo uma ve- dação entre uma primeira parte do espaço anular e uma segunda parte do espaço anular de um espaço anular entre o tubo e o furo em que o tubo está correndo.
Em uma quarta modalidade, um método inventivo compreende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais elementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a —outrocolarrecebido em um tubo e acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a pelo menos um de um primeiro colar e um segundo colar de um dispositivo acionável recebido sobre o tubo adja- cente ao colar de âncora, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, cor- rer o tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais ele- mentosde memória de forma para uma temperatura de transição, para levar uma troca de fase metalúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair e deslocar pelo menos um do primeiro colar e do segundo colar do dispositi-
. 15/43 vo acionável e após o dispositivo acionável a partir de uma primeira, configu- ração de descida para uma segunda, configuração implantada. - Em um quinto aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- Í 5 lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um colar de âncora recebido em um tubo, acoplar a segunda ex- tremidade do um ou mais elementos de memória de forma a pelo menos um de um primeiro colar e de um segundo colar de um centralizador de molas em arco recebido no tubo adjacente do colar de âncora, compor o tubo den- trode uma coluna tubular, correr o tubo dentro de um furo, aumentar a tem- peratura do um ou mais elementos de memória de forma para uma tempera- tura de transição para levar uma troca de fase metalúrgica dentro da liga de memória de rosto a contrair o primeiro colar e o segundo colar do centraliza- dor de molas em arco, e para deste modo implantar o centralizador de molas emarcoa partir de uma primeira, configuração de descida para uma segun- da, configuração implantada para prover separação entre o tubo e um furo em que o tubo está correndo.
Em um sexto aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um colar de âncora recebido sobre um tubo, acoplar a segunda ex- tremidade do um ou mais elementos de memória de forma a pelo menos um de um primeiro colar e de um segundo colar de um obturador expansível, compreendendo um elemento de vedação na forma de manga intermediário aosprimeiro e segundo colares, recebido sobre o tubo adjacente ao colar de âncora, compor o tubo dentro de uma coluna de tubo, correr a coluna tubular dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase metalúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair e aduzir o primeiro colar e o segundo colar, e para deste modo comprimir axialmente e expandir radialmente o obturador a partir de uma primeira, configuração de descida para uma segunda, configuração de isolamento para vedar uma
. 16/43 primeira parte do espaço anular a partir de uma segunda parte de um espa- ço anular, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação expansível - engata de forma vedada o furo em que o tubo está correndo.
Em um sétimo aspecto da invenção, um método inventivo com- ' 5 preendeas etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um primeiro colar de um dispositivo acionável recebido sobre um tubo, acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a um segundo colar de um dispositivo acionável recebido sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr o tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase me- talúrgica dentro da liga de memória de força a contrair e aduzir o primeiro colar e o segundo colar do dispositivo acionável para implantar o dispositivo acionável a partir de uma primeira, configuração de descida para uma se- gunda, configuração implantada. Em um oitavo aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, a um primeiro colar de um centralizador de molas em arco sobre um tubo, acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a um segundo colar de um centralizador de molas em arco recebi- do sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr a colu- na tubular dentro de um poço, aumentar a temperatura do um ou mais ele- mentos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca de fase metalúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair o primeiro colar e o segundo colar do centralizador de molas em arco para deste modo implantar as molas em arco do centralizador de molas em arco a partir de uma configuração de descida, geralmente reta, em uma configura- ção arqueada, implantada para prover separação entre o tubo e o furo em que o tubo está correndo.
Em um nono aspecto da invenção, um método inventivo com-
. 17/43 preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de - forma, a um primeiro colar de um obturador expansível, compreendendo um elemento de vedação na forma de manga entre o primeiro e um segundo , 5 colar, recebido sobre um tubo, acoplar a segunda extremidade do um ou mais elementos de memória de forma ao segundo colar do obturador recebi- do sobre o tubo, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr o tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do um ou mais elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para levar uma troca defase metalúrgica dentro da liga de memória de forma a contrair e aduzir o primeiro colar e o segundo colar do obturador para deste modo comprimir axialmente e implantar radialmente o elemento de vedação a partir de uma configuração de descida retraída para uma configuração de isolamento ex- pandida, caracterizado pelo fato de que o elemento de pacote é expandido para engatar de forma vedada o furo em que o tubo está correndo.
Em um décimo aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais e- lementos de memória de forma a um primeiro colar de âncora recebido so- bre um tubo e uma segunda extremidade do um ou mais elementos de me- móriade forma a um primeiro colar de movimento recebido sobre o tubo, acoplar uma primeira extremidade de um ou mais elementos de memória de forma a um segundo colar de âncora recebido sobre um tubo e uma segun- da extremidade do um ou mais elementos de memória de forma a um se- gundo colar de movimento recebido sobre o tubo intermediário ao primeiro colarde âncora e ao primeiro colar de movimento, acoplar a primeira extre- midade de uma pluralidade de molas em arco ao primeiro colar de movimen- to e uma segunda extremidade da pluralidade de molas em arco ao segundo colar de movimento, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr a coluna tubular dentro de um furo, aumentar a temperatura do primeiro e se- gundo elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para contrair o um ou mais primeiros elementos de memória de forma para aduzir o primeiro colar de movimento e o primeiro colar de âncora, e contrair
. 18/43 o um ou mais elementos de memória de forma e aduzir o segundo colar de movimento e o segundo colar de âncora, para deste modo implantar as mo- . las em arco do centralizador de molas em arco a partir de uma configuração de descida, geralmente reta, em uma configuração arqueada, implantada : 5 paraprover separação entre o tubo e o furo em que o tubo está correndo.
Em um décimo primeiro aspecto da invenção, um método inven- tivo compreende as etapas de acoplar uma primeira extremidade de um ou mais primeiros elementos de memória de forma a um primeiro colar de ânco- ra recebido sobre um tubo e uma segunda extremidade do um ou mais pri- meiros elementos de memória de forma a um primeiro colar de movimento recebido sobre o tubo, acoplar a primeira extremidade de um ou mais se- gundos elementos de memória de forma a um segundo colar de âncora re- cebido sobre o tubo e uma segunda extremidade do um ou mais segundos elementos de memória de forma a um segundo colar de movimento recebido sobreo tubo intermediário ao primeiro colar de âncora e ao primeiro colar de movimento, descartar um elemento de vedação na forma de manga entre o primeiro colar de movimento e o segundo colar de movimento, compor o tu- bo dentro de uma coluna tubular, correr a coluna tubular dentro de um furo, aumentar a temperatura do primeiro e segundo elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para contrair o um ou mais primei- ros elementos de memória de forma para deste modo aduzir o primeiro colar de movimento e o primeiro colar de âncora e para contrair o um ou mais se- gundos elementos de memória de forma e deste modo aduzir o segundo colar de movimento e o segundo colar de âncora, para deste modo compri- mir axialmente o elemento de vedação entre o primeiro colar de movimento e o segundo colar de movimento e deste modo expandir radialmente o ele- mento de vedação a partir de uma configuração de descida retraída para uma configuração de isolamento expandida para engatar de forma vedada o furo em que o tubo está correndo. Em um décimo aspecto da invenção, um método inventivo com- preende as etapas de acoplar um primeira extremidade de um ou mais pri- meiros elementos de memória de forma a um primeiro colar de âncora rece-
. 19/43 bido sobre um tubo e uma segunda extremidade do um ou mais primeiros elementos de memória de forma a uma primeiro colar de movimento recebi- . do sobre tubo, acoplar uma primeira extremidade de um ou mais segundos elementos de memória de forma a um segundo colar de âncora recebido : 5 sobre um tubo e uma segunda extremidade do um ou mais segundos ele- mentos de memória de forma a um segundo colar de movimento recebido sobre o tubo intermediário do primeiro colar de âncora e do primeiro colar de movimento, acoplar uma primeira extremidade de uma pluralidade de molas em arco ao primeiro colar de movimento e uma segunda extremidade da pluralidade de molas em arco ao segundo colar de movimento, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr a coluna tubular dentro de um furo, aumentar a temperatura do primeiro e segundo elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para contrair o um ou mais primei- ros elementos de memória de forma para deste modo aduzir o primeiro colar de movimento e o primeiro colar de âncora e contrair o um ou mais segun- dos elementos de memória de forma e deste modo aduzir o segundo colar de movimento e o segundo colar de âncora, para deste modo implantar as molas em arco do centralizador de molas em arco a partir de uma configura- ção de descida, geralmente reta, para uma configuração arqueada implanta- da para prover separação entre o tubo e o furo em que a coluna tubular está correndo.
Em um décimo segundo aspecto da invenção, um método inven- tivo compreende as etapas de acoplar a primeira extremidade de uma plura- lidade de estrias em espiral a um primeiro colar, acoplar uma segunda ex- tremidade de uma pluralidade de estrias em espiral a um segundo colar para formar um centralizador de molas em arco de estrias em espiral, receber o centralizador de molas em arco de estrias em espiral sobre um tubo, girar o primeiro colar com relação ao segundo colar para desmoronar o centraliza- dor de molas curvas de estrias em espiral para um modo de descida, reten- do pelo menos um do primeiro colar e do segundo colar em posição com relação ao outro do primeiro colar e do segundo colar usando um elemento acoplado a pelo menos um elemento de memória de forma acoplado de mo-
- 20/43 do movível ao tubo, compor o tubo dentro de uma coluna de tubo, correr o tubo dentro de um furo, aumentar a temperatura do pelo menos um elemen- - to de memória de forma para uma temperatura de transição para contrair o pelo menos um elemento de memória de forma para desengatar o elemento Í 5 acoplado ao pelomenos um elemento de memória de forma a partir de pelo menos do primeiro colar e do segundo colar, liberar o centralizador de molas em arco de estrias em espiral a partir de seu modo de descida, implantar o centralizador de molas em arco de estrias em espiral em um modo implanta- do para prover separação entre o tubo e o furo em que a coluna tubular está correndo.
Em um décimo terceiro aspecto da invenção, um método inven- tivo compreende as etapas de acoplar a primeira extremidade de um ou mais elementos de memória de forma a um primeiro colar recebido sobre um tubo, acoplar a segunda extremidade de um ou mais elementos de memória de forma a um segundo colar recebido sobre o tubo, acoplar uma primeira extremidade de uma pluralidade de estrias em espiral ao primeiro colar, aco- plar uma segunda extremidade da pluralidade de estrias em espiral ao se- gundo colar para formar um centralizador de molas em arco de estrias em espiral em um modo desmoronado, girar o primeiro colar com relação ao segundo colar para desmoronar o centralizador de molas em arco de estrias em espiral para um modo de descida, reter pelo menos um do primeiro colar e o segundo colar na posição com relação a outro do primeiro colar e do se- gundo colar usando um elemento acoplado a pelo menos um elemento de memória de forma, compor o tubo dentro de uma coluna tubular, correr a colunatubular dentro de um furo, aumentar a temperatura do pelo menos um elemento de memória de forma para uma temperatura de transição para contrair o pelo menos um elemento de memória de forma para desengatar o elemento acoplado ao pelo menos um elemento de memória de forma a par- tir de pelo menos um do primeiro colar e do segundo colar, liberar o centrali- zadordemolasem arco de estrias em espiral de seu modo de descida, im- plantar em um modo implantado para prover separação entre o tubo e o furo em que a coluna tubular está correndo.
- 21/43 Em um décimo quarto aspecto da invenção, um aparelho inven- tivo compreende um centralizador de molas em arco acionável tendo uma . pluralidade de molas em arco acopladas a uma primeira extremidade a um primeiro colar do centralizador e a uma segunda extremidade a um segundo, ' 5 e geralmente alinhado, colar do centralizador, e um ou mais elemento de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, acopla- dos a uma primeira extremidade do primeiro colar do centralizador e a uma segunda extremidade ao segundo colar, o centralizador de molas em arco acionável recebível sobre um tubo recebido dentro de furos alinhados do primeiro e segundo colares.
Em um décimo quinto aspecto da invenção, um aparelho inventi- vo compreende um obturador acionável tendo um elemento de vedação na forma de manga disposto entre um primeiro colar do obturador e um segun- do, e geralmente alinhado, colar do obturador, e um ou mais elementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, acopla- do a uma primeira extremidade ao primeiro colar do obturador e a uma se- gunda extremidade ao segundo colar, o obturador acionável recebível sobre um tubo recebido dentro de furos alinhados do primeiro e segundo colares.
Em um décimo sexto aspecto da invenção, um aparelho inventi- vo compreende um centralizador de molas em arco acionável tendo uma pluralidade de molas em arco acopladas a uma primeira extremidade a um primeiro colar de movimento do centralizador e a uma segunda extremidade a um segundo, e geralmente alinhado, colar de movimento do centralizador, um ou mais primeiros elementos de memória de forma, compreendendo uma ligade memória de forma, acoplados a uma primeira extremidade ao primei- ro colar de movimento do centralizador e a uma segunda extremidade a um primeiro colar de âncora, um ou mais elementos de memória de forma, com- preendendo uma liga de memória de forma, acoplados a uma primeira ex- tremidade ao segundo colar de movimento do centralizador e a uma segun- da extremidade a um segundo colar de âncora, o centralizador de molas em arco acionável recebível sobre um tubo recebido dentro de furos alinhados do primeiro e segundo colares em movimento e o primeiro e segundo cola-
. 22/43 res de âncora. Em um décimo sétimo aspecto da invenção, um aparelho inven- . tivo compreende um obturador acionável tendo um elemento de vedação na forma de manga disposto entre um primeiro colar de movimento e um se- , 5 gundo, e geralmente alinhado, colar de movimento, um ou mais primeiros elementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, acoplados a uma primeira extremidade ao primeiro colar de movimen- to e a uma segunda extremidade a um primeiro colar de âncora, um ou mais segundos elementos de memória de forma, compreendendo uma liga de memória de forma, acoplado a uma primeira extremidade ao segundo colar de movimento e a uma segunda extremidade a um segundo colar de âncora, o obturador acionável recebível sobre um tubo recebido dentro de furos ali- nhados do elemento de vedação, o primeiro e segundo colares em movi- mento e o primeiro e segundo colares de âncora.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS O descrito acima e outras características e outros aspectos se- rão mais bem-entendidos com referência à seguinte descrição detalhada de modalidades da invenção, quando lida em conjunto com os desenhos ane- xos, em que: a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um atuador ativado por temperatura acoplado a um tubo em um modo de desci- da e adjacente a um centralizador tendo estrias radialmente expansíveis.
A figura 2 é uma vista em perspectiva do atuador e centralizador a figura 1 em um modo ativado e expandido, respectivamente, para prover separação entre o tubo e um furo em que o tubo pode ser disposto.
A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma modalidade aiter- nativa de um atuador ativado por temperatura acoplado a um tubo em um modo de descida e adjacente a um centralizador tendo estrias radialmente expansíveis.
A figura 4 é o atuador e centralizador da figura 3 em um modo a- tivado e expandido, respectivamente, para prover separação entre o tubo e um furo em que o tubo pode ser disposto.
. 23/43 A figura 5 é uma vista em perspectiva de um atuador ativado por temperatura acoplado entre o primeiro e segundo colares de extremidade de . um centralizador de molas em arco instalado sobre um tubo em um modo de descida.
: 5 A figura 6 é uma vista em perspectiva do atuador e centralizador da figura 6 em um modo ativado e expandido, respectivamente, para prover separação entre o tubo e um furo em que o tubo pode ser disposto.
A figura 7 é uma vista em perspectiva de um atuador ativado por temperatura acoplado entre o primeiro e segundo colares de extremidade de uma modalidade de um centralizador de molas em arco instalado sobre um tubo em um modo de descida.
A figura 8 é o atuador e centralizador da figura 7 em um modo a- tivado e expandido para prover separação entre o tubo e um furo em que o tubo pode ser disposto.
A figura 9 é uma vista de seção em elevação de um atuador ati- vado por temperatura acoplado a um elemento de vedação entre um colar de movimento e um colar de âncora e instalado sobre um tubo disposto den- tro de um furo.
A figura 10 é o atuador e o elemento de vedação da figura 9 em um modo ativado e de isolamento, respectivamente.
A figura 11 é uma vista em elevação de uma modalidade de um atuador ativado por temperatura acoplado a um elemento de vedação insta- lado sobre o tubo.
A figura 12 é o atuador e o elemento de vedação da figura 11 em ummodo ativado e de isolamento, respectivamente, para isolar uma primeira parte do espaço anular de uma segunda parte do espaço anular dentro de um furo em que o tubo pode ser instalado.
A figura 13 é uma vista em seção do atuador e elemento de ve- dação da figura 11.
A figura 14 é uma vista aumentada de uma modalidade de um acoplamento entre um elemento de memória de forma e um colar.
A figura 15 é uma vista em elevação da modalidade do atuador
: 24/43 ativado por temperatura da figura 11 acoplado a um centralizador e instalado sobre um tubo. - A figura 16 é o atuador e o centralizador da figura 15 em um modo ativado e expandido, respectivamente para prover separação entre o ' 5 tuboeumfuroem que o tubo pode ser instalado.
A figura 17 é uma vista em perspectiva de um acoplamento que pode ser usado para acoplar uma extremidade de um elemento de memória de forma a um colar.
A figura 18 é uma vista em perspectiva de um acoplamento al- ternativo que pode ser usado para acoplar uma extremidade de um elemento de memória de forma a um colar.
DESCRIÇÃO DETALHADA A seguinte descrição refere-se aos desenhos listados acima em que os elementos representados não são necessariamente mostrados em escala e em que elementos iguais ou similares são designados pelo mesmo número de referência através das várias vistas.
A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um atuador ativado por temperatura 10 recebido sobre um tubo 8 em um modo de descida e próximo, por exemplo, apoiando, um centralizador 11 tendo estrias 12 expansíveis radialmente. O atuador 10 ilustrado na figura 1 com- preende um primeiro colar 47 tendo uma pluralidade de parafusos de pres- são 47A recebidos roscavelmente no mesmo para acoplar um primeiro colar 47 ao tubo 8, um segundo colar 48 espaçado axialmente para além do pri- meiro colar 47 e uma pluralidade de espaçadores 41 estendendo-se entre os mesmos para manter o primeiro e segundo colares 47 e 48 em sua relação espaçada à parte. O atuador 10 representado compreende ainda um ele- mento de memória de forma alongado 32, em uma primeira configuração, acoplado a uma primeira extremidade 32A ao primeiro colar 47 (o acopla- mento está oculto pela cobertura opcional 33A) e a uma segunda extremida- de32Ba um primeiro colar 14 (o acoplamento está oculto pela cobertura opcional 33B) do centralizador 11. O centralizador 11 compreende ainda um segundo colar 16 apoiando o segundo colar 48 do atuador 10 e espaçado à
. 25/43 parte axialmente do primeiro colar 14 do centralizador 11. O centralizador 11 compreende ainda uma pluralidade de molas em arco 12 estendendo-se no . mesmo. As molas em arco 12 ilustradas na figura 1 são levemente arquea- das para assegurar um curvamento flexível, radialmente externamente, das ' 5 molasem arco 12 na adução do primeiro colar 14 na direção da seta 1 em direção ao segundo colar 16 quando do acionamento do centralizador 11 pelo atuador 10. O atuador 10 pode ser atuado aumentando a temperatura do elemento de memória de forma 32 para uma temperatura de transição em que o elemento de memória de forma 32 contrai para uma segunda configu- raçãoe aciona o centralizador de apoio 11.
Deve ser entendido que o atuador ativado por temperatura e/ou Oo dispositivo acionável podem ser seguro no lugar sobre o tubo 8. Por e- xemplo, mas não por meio de limitação, o segundo colar 48 pode compreen- der uma pluralidade de parafusos de pressão para segurar o segundo colar em sua posição sobre o tubo 8 em vez de, ou além de, o primeiro colar 47 ser seguro em sua posição sobre o tubo 8. Alternativamente, tanto o primeiro colar 14 ou o segundo colar 16 pode ser seguro no lugar sobre o tubo 8. Por exemplo, mas não por meio de limitação, o primeiro colar 14 do centralizador 11 pode ser seguro ao tubo 8 usando parafusos de pressão (não mostrados nafigura1)eo atuador ativado por temperatura 10 pode ser movível, quan- do da ativação do atuador 10, contra o segundo colar 16 para deslocar o segundo colar 16 em direção ao primeiro colar 14 e deste modo atuar o cen- tralizador 11. Alternativamente, o segundo colar 16 pode ser seguro no tubo 8 de modo que, quando da ativação do atuador 10, o primeiro colar 14 mo- ve-seem direção ao segundo colar 16. Deve ser entendido que, nesta última modalidade, o atuador ativado por temperatura 10 pode ser seguro usando parafusos de pressão em um ou ambos os colares, ou pode ser seguro ad- jacente ao centralizador pelo um ou mais elementos de memória de forma acoplados ao centralizador. Deve ser entendido que o segundo colar 48 do atuador 10 e o segundo colar 16 do centralizador não precisam estar em uma relação de apoio, como ilustrado na figura 1, desde que os parafusos de pressão, adesivos ou colares de parada, ou combinações dos mesmos,
- 26/43 possam ser usados para segurar pelo menos um componente de um ou am- bos do centralizador 11 e do atuador 10 em uma posição sobre o tubo 8. - Deve ser ainda entendido que tanto o primeiro colar como o segundo colar podem compreender uma parte de, ou podem ser acoplados a, outro dispo- ' 5 sitivo que é recebido sobre ao acoplado ao tubo incluindo, mas não limitado a, um colar de parada, um estabilizador, um colar de parada de estrias rígi- das, um anel de calibre, etc. A figura 2 é uma vista em perspectiva do atuador e do centrali- zador da figura 1 em um modo atuado e expandido, respectivamente. O e- lemento de memória de forma 32' é ilustrado na figura 2 após contrair em comprimento para deslocar forçadamente o primeiro colar 14' do centraliza- dor 11 em direção ao primeiro colar 47 do atuador 10 para aduzir (por exem- plo, para pelo menos parcialmente fechar a distância separando) o primeiro e segundo colares 14' e 16 para arquear e implantar radialmente as estrias 12º. O atuador 10 e o centralizador 11 são ilustrados nas figuras 1 e 2 em uma condição removida de um poço para melhor revelar os vários compo- nentes.
A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alter- nativa de um atuador ativado por temperatura 7 instalado sobre um tubo 8 e acoplado a um centralizador 19 tendo uma pluralidade de estrias expansi- veis radialmente 22 em um modo desmoronado. As estrias 22 são acopladas a uma primeira extremidade 22A em um primeiro colar 24 recebendo rosca- velmente uma pluralidade de parafusos de pressão 24A e a uma segunda extremidade 228 em um segundo colar 26 tendo um entalhe 26A para rece- beruma presilha 55 acoplada à segunda extremidade 57 de um elemento de memória de forma 52. Os parafusos de pressão 24A do primeiro colar 24 são girados para engatar e "morder" dentro da superfície do tubo 8 para se- gurar o primeiro colar 24 no tubo 8. As estrias 22 do centralizador 19 podem ser pelo menos parcialmente elasticamente desmoronadas para a configura- ção geralmente em espiral ilustrada na figura 3 por rotação forçada do se- gundo colar 26 em torno do tubo 8 em uma direção oposta à seta 26B para armazenar energia nas estrias 22. O atuador 7 compreende o elemento de
. 27/43 memória de forma 52, em uma primeira configuração, acoplado a uma pri- meira extremidade 52A em um colar 56 recebido sobre o tubo 8 e de modo . movível acoplado adjacente a uma segunda extremidade 57 a um colar guia 54 recebido sobre ou acoplado ao tubo 8 em uma relação espaçada à parte : 5 ao primeiro colar 56. O colar guia 54 engata de modo deslizável uma parte do elemento de memória de forma 52 para permitir o posicionamento do e- lemento de memória de forma 52 e da presilha 55 acoplada à segunda ex- tremidade 57 do elemento de memória de forma 52 sem prejudicar ou evitar contração do elemento de memória de forma 52 quando da ativação do atu- ador7.A presilha 55 acoplada à segunda extremidade 57 do elemento de liga de memória de forma 52 é recebida removivelmente dentro do entalhe 26A para reter um segundo colar 26 em sua posição girada com relação ao primeiro colar 24 e reter as estrias 22 na configuração de espiral.
O atuador 7 da figura 3 ainda compreende as estrias 22 do centralizador 22 na medida emque as estrias são retidas na configuração desmoronada para armaze- namento, e posteriormente liberadas da configuração desmoronada (como discutido abaixo em conexão com a figura 4) para entrega, energia para des- locar o centralizador 22 de um modo desmoronado ilustrado na figura 3 para um modo implantado ilustrado na figura 4. A temperatura do elemento de memória de forma 52 pode ser aumentada para a temperatura de transição em que o elemento de memória de forma 52 contrai para retirar a presilha 55 do entalhe 26A e liberar o segundo colar 26 para girar em torno do tubo 8 na direção indicada pela seta 26B.
Deve ser entendido que estruturas alternativas podem ser usa- daspara restringir o centralizador 19 no modo desmoronado e para liberar o mesmo no modo implantado.
Por exemplo, mas não por meio de limitação, uma presilha saliente do colar 26 pode ser recebida de modo liberável dentro de uma fenda formada sobre a segunda extremidade 57 do elemento de memória de forma 52. Como outro exemplo, um pino pode ser acoplado a um elementode memória de forma e retirado de um retentor de colar quan- do da contração de um elemento de memória de forma ou, como outro e- xemplo, um gancho pode ser retirado de um laço usando a contração de um
. 28/43 elemento de memória de forma. Como outro exemplo, uma ligação de sacri- fício pode ser usada para acoplar o elemento de memória de forma ao cen- - tralizador para liberar o centralizador em caso de falha de sacrifício da liga- ção quando da contração do elemento de memória de forma. Uma variedade ' 5 deligaçõespode ser concebida e acoplada ao elemento de memória de for- ma para realizar o fim pretendido.
A figura 4 é o atuador 7' e centralizador 19' da figura 3 em um modo ativado após a temperatura do elemento de memória de forma 52' ser aumentada para a temperatura de transição e o elemento de memória de forma 52' contrai em comprimento para retirar a presilha 55' a partir do enta- lhe 26A' do segundo colar 26. No desengate da presilha 55', o primeiro colar 26' gira em torno do tubo 8 na direção da seta 26B como indicado pelo enta- lhe 26A' reposicionado e as estrias 22' estendem-se para o modo implanta- do.
A figura 5 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alter- nativa de um atuador ativado por temperatura 9 acoplado entre um primeiro colar de extremidade 14, recebendo roscavelmente uma pluralidade de para- fusos de pressão 14A girável e "mordida" dentro do tubo 8, e o segundo co- lar 16 de um centralizador 15. O atuador 9 compreende um ou mais elemen- tosde memória de forma 32, em uma primeira configuração, tendo uma pri- meira extremidade 32A acoplada ao primeiro colar 14 e uma segunda ex- tremidade 32B acoplada a um segundo colar 16 do centralizador 15 em uma relação espaçada ao primeiro colar 14. O centralizador 15 compreende ain- da uma pluralidade de estrias 12 acopladas intermediárias ao primeiro colar 14eaosegundo colar 16. A temperatura de um ou mais elementos de me- mória de forma 32 pode ser aumentada para uma temperatura de transição para encolher os elementos de memória de forma 32 e deslocar o segundo colar 16 na direção da seta 5 e em direção ao primeiro colar 14 para expan- dir rapidamente as estrias 12. Deve ser entendido que, em vez de parafusos de pressão, um colar pode ser seguro, por exemplo, axialmente e/ou gira- velmente, em uma posição sobre um tubo, por exemplo, mas não limitado a, usando um adesivo e/ou engate de atrito.
- 29/43 A figura 6 é a vista em perspectiva do atuador 9' e do centraliza- dor 15 da figura 6 em um modo ativado e expandido, respectivamente, para - implantar as estrias 12' do centralizador 15". O elemento de memória de for- ma 32' é ilustrado em um modo contraído ou encolhido tendo deslocado o " 5 segundo colar 16 em direção ao primeiro colar 14 que é seguro para o tubo 8 pela pluralidade de parafusos de pressão 14A. A adução resultante do primeiro colar 14 e do segundo colar 16 leva as molas em arco 12' a arquear radialmente externamente para o modo implantado ilustrado na figura 6. A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alter- nativade um atuador ativado por temperatura 27 acoplado entre o primeiro colar de extremidade 44 e o segundo colar de extremidade 46 de uma moda- lidade alternativa de um centralizador 17. O atuador representado 27 com- preende uma pluralidade de elementos de memória de forma 34, em uma primeira configuração, (embora um ou mais elementos de memória de forma 34 possam ser usados) acoplados a uma primeira extremidade 34A em um primeiro colar 44 e a uma segunda extremidade 34B em um segundo colar 46 e tendo um caminho geralmente não linear (por exemplo, espiral ou heli- coidal) em torno do tubo 8. O centralizador 17 ilustrado compreende uma pluralidade de estrias 42 geralmente flexíveis acopladas a uma primeira ex- tremidade 42A em um primeiro colar 44 e a uma segunda extremidade 42B em um segundo colar 46 tendo um entalhe 46A incluído somente para fins de indicar rotação sobre o tubo 8, como será discutido abaixo. As estrias 42 da figura 7 podem estar em uma configuração geralmente descontraída em sua configuração enrolada em espiral, diferente das ilustradas na modalida- dedo centralizador das figuras 3 e 4 (que são forçadamente deslocadas pa- ra a configuração enrolada em espiral para armazenar energia ali). A tempe- ratura dos elementos de memória de forma 34 pode ser aumentada para uma temperatura de transição para contrair os elementos de memória de forma 34 no comprimento para atuar o centralizador 17 para o modo expan- didopor rotação forçada do segundo colar 46 na direção da seta 46B.
A figura 8 é o atuador 27' e o centralizador 17' da figura 7 em um modo atuado e expandido, respectivamente, para expandir as estrias 42' do
. 30/43 centralizador 17". Os elementos de memória de forma 34' são contraídos no comprimento para girar forçadamente o segundo colar 46' em torno do tubo . 8 na direção indicada pela seta 46B. A rotação forçada do segundo colar 46º com relação ao primeiro colar 44 causa o implante das estrias 42' para o : 5 —modoimplantado ilustrado na figura 8.
Deve ser entendido que a expansão radial do centralizador 11 como mostrado na figura 2, centralizador 19 como mostrado na figura 4, cen- tralizador 15 como mostrado na figura 6, e centralizador 27 como mostrado na figura 8 poderia, se o tubo 8, os respectivos atuadores e centralizadores instalados no mesmo fossem dispostos dentro de um furo de um revestimen- to instalado ou dentro de um poço, posicionar o tubo 8 geralmente em dire- ção ao centro desse furo em acionamento pelo atuador. Estes atuadores e centralizadores são ilustrados nas figuras 1 a 8 em uma condição removida de um furo de poço para melhor revelar os vários componentes.
A figura 9 é uma vista em elevação de uma modalidade de um elemento de vedação 60 acoplado a um atuador ativado por temperatura 9 compreendendo uma pluralidade de elementos de memória de forma 34, o elemento de vedação 60 e atuador 9 instalados em um tubo 8 em sua confi- guração de descida e posicionados dentro de um furo 4A de um revestimen- to4.O atuador 10 compreende um colar de movimento 20 recebido de modo deslizável sobre o tubo 8 e um colar de âncora 30 é acoplado ao tubo 8 de modo que a distância separando o colar de âncora 30 do colar de movimen- to 20 pode variar pelo movimento do colar de movimento 20 ao longo do tu- bo 8. Um elemento de vedação elastomérico de manga cilíndrico 60 tendo umfuro através recebendo o tubo 8 é disposto intermediário ao colar de mo- vimento 20 e o colar de âncora 30.
O atuador 9 ilustrado na figura 9 compreende elementos de memória de forma alongados 34 tendo uma primeira extremidade 36 acopla- da ao colar de movimento 20 e uma segunda extremidade 38 acoplada ao colarde âncora 30. O colar de âncora 30 pode ser seguro na posição sobre o tubo 8 usando parafusos de pressão 30A. Alternativamente, o colar de ân- cora 30 pode ser seguro no lugar sobre o tubo 8 usando em outros modos,
- 31/43 por exemplo, ele pode ser encolhido por calor sobre o tubo ou pode ser se- guro para o tubo 8 usando um adesivo tal como epóxi. Alternativamente, o - colar de âncora 30 pode ser integral com o tubo 8. O elemento de vedação 60 na figura 9 é ilustrado na configuração de descida, e o diâmetro do maior : 5 doelementode vedação 60, o colar de movimento 20 e o colar de âncora 30 é menor do que o diâmetro do furo 4A do revestimento 4 em que o atuador e o elemento de vedação 60 são dispostos, e a primeira parte 2 do espa- ço anular está em comunicação fluida com a segunda parte 6 do espaço a- nular. As figuras 9 e 10 mostram somente dois elementos de memória de 10 forma 34,mas uma modalidade do atuador 10 pode ter somente um ou mais do que dois elementos de memória de forma, como ilustrado na figura 13 discutida abaixo. O atuador 10 pode ser ativado aumentando a temperatura dos elementos de memória de forma 34 para uma temperatura de transição para contrair o comprimento dos elementos de memória de forma 34 para deslocar o colar de movimento 20 em direção ao colar de âncora 30 para expandir o elemento de vedação 60.
A figura 10 ilustra um atuador ativado por temperatura 10 e o e- lemento de vedação 60 após acionamento da configuração de descida da figura 9 para uma configuração expandida encolhendo (por exemplo, axial- mente) os elementos de memória de forma 34' para deslocar o colar de mo- vimento 20 em direção ao colar de âncora 30 para comprimir axialmente e expandir radialmente o elemento de vedação 60' ali para engatar a parede 4B do furo 4A do alojamento 4 e deste modo isolar a primeira parte 2 do es- paço anular da segunda parte 6 do espaço anular.
A figura 11 é uma vista em elevação de uma modalidade alterna- tiva do atuador ativado por temperatura 100 tendo uma pluralidade de ele- mentos de memória de forma 124 e 134 dispostos em uma configuração o- posta para atuar o elemento de vedação 160 acoplado ao atuador 100. "O- posto", como esse termo é usado no presente, refere-se aos elementos de memória de forma acoplados para separar os colares de âncora espaçados um do outro e puxar em direções separadas. Este arranjo pode ser usado para produzir um deslocamento ampliado como comparado ao arranjo em
- 32/43 "tandem" descrito nas figuras 9 e 10 em que os elementos de memória de forma são acoplados a um colar de âncora 30 comum e puxados em uma - direção comum.
O obturador 100 da figura 11 compreende um primeiro elemento , 5 de memória de forma 124 e segundo elemento de memória de forma 134 dispostos para aduzir um primeiro colar de movimento 122 e um segundo colar de movimento 132 um na direção do outro para deformar o elemento de vedação 160. Pelas razões declaradas acima, a modalidade do obturador ativado por temperatura 100 da figura 11 pode duplicar o deslocamento dis- —ponível com relação a usar um arranjo em tandem dos elementos de memó- ria de encolhimento ilustrados na figura 9. O elemento de memória de forma 124 da figura 11 é acoplado a uma primeira extremidade 125 em um primei ro colar de âncora 120 e a uma segunda extremidade 126 em um primeiro colar de movimento 122. O primeiro colar de troca 120 pode ser seguro no lugar sobre o tubo 8 por parafusos de pressão 130A. O primeiro elemento de memória de forma 124 pode contrair a uma temperatura de transição para mover o primeiro colar de movimento 122 em direção ao primeiro colar de âncora 120. O segundo elemento de memória de forma 134 é acoplado a uma primeira extremidade 135 em um segundo colar de âncora 130 e a uma segunda extremidade 136 em um segundo colar de movimento 132. O se- gundo colar de âncora 130 pode ser seguro no lugar sobre o tubo 8 por pa- rafusos de pressão 130A. Como um resultado, o segundo elemento de me- mória de forma 134 pode contrair na temperatura de transição para mover o segundo colar de movimento 132 em direção ao segundo colar de âncora
130.O elemento de vedação deformável em forma de manga cilíndrico 160 é disposto entre o primeiro colar de movimento 122 e o segundo colar de movimento 132. Em uma modalidade, o elemento de vedação 160 pode compreender um material elastomérico tal como, por exemplo, borracha. Como um resultado da configuração oposta do primeiro e se- gundo elementos de memória de forma 124 e 134, o elemento de vedação 160 pode ser comprimido axialmente e expandido radialmente entre o pri- meiro e segundo colares em movimento aduzidos 122 e 132 para aproxima-
. 33/43 damente duplicar a quantidade em que ele poderia ter sido comprimido e expandido o primeiro e segundo elementos de memória de forma 124 e 134 - foram acoplados em um arranjo em tandem para puxar em uma direção co- murm.
Isto é, em tal modalidade, o primeiro colar de movimento 122 pode ser : 5 —movidoem direção ao primeiro colar de âncora 120 por contração do primei- ro elemento de memória de forma 124, e o segundo colar de movimento 132 pode ser movido em direção ao segundo colar de âncora 130 por contração do segundo elemento de memória de forma 134. Será entendido que tal a- dução resultante do primeiro colar de movimento 122 e do segundo colar de movimento 132, e a compressão axial resultante do elemento de vedação 160 ali, podem ser aproximadamente o dobro da adução obtida pelo arranjo em tandem ilustrado pelas figuras 9 e 10. Deve ser entendido que a quanti- dade de deslocamento obtenível a partir de qualquer determinado elemento de memória de forma é geralmente uma função do comprimento do elemen- to de memória de forma, e a quantidade de força que pode ser gerada por um elemento de memória de forma para deslocar, por exemplo, um compo- nente de um dispositivo acionável é uma função do diâmetro e/ou espessura da parte mais estreita do elemento de memória de forma.
Embora a figura 11 mostre dois elementos de memória de forma 124e134 dispostos em uma relação oposta, um atuador 100 desta modali- dade pode compreender um número maior de elementos de memória de forma para gerar maior força em acionamento.
Por exemplo, mas não por meio de limitação, o primeiro colar de movimento 122 pode ser acoplado a um primeiro colar de âncora 120 através de dois ou mais elementos de me- móriade forma 124 angularmente distribuídos em torno do eixo geométrico do tubo 8 para prover uma força de adução distribuída uniformemente para mover o primeiro colar de movimento 122 em direção ao primeiro colar de âncora 120. Similarmente, o segundo colar de movimento 132 pode ser aco- plado a um segundo colar de âncora 130 através de dois ou mais elementos de memória de forma 134 angularmente distribuídos em torno do eixo geo- métrico do tubo 8 para prover uma força de adução distribuída uniformemen- te para mover o segundo colar de movimento 132 em direção ao segundo
- 34/43 colar de âncora 130. Deve ser notado que os elementos de memória de for- ma podem ou não podem ser alinhados longitudinalmente com o eixo geo- . métrico do tubo. Similarmente, em algumas modalidades, um elemento de memória de forma pode ser acoplado ao obturador em uma configuração em ' 5 espiral e/ou helicoidal em torno do eixo geométrico do tubo, por exemplo, similar às modalidades do centralizador descritas acima. Em razão de um elemento de memória de forma poder ser acoplado para contrair em um mo- do de tração, um elemento de memória de forma pode ser adaptado para funcionar em configurações não lineares ou não alinhadas. Por exemplo, masnão por meio de limitação, os elementos de memória de forma das figu- ras 7 e 8 são não lineares na medida em que eles seguem um caminho ge- ralmente em espiral ou helicoidal em torno de uma parte do tubo 8.
A figura 12 é uma vista em perspectiva da modalidade do atua- dor ativado por temperatura 100 e obturador 160 da figura 11 após o ele- mento de vedação 160' ser atuado para um modo expandido. A contração dos elementos de memória de forma 124, 134 resulta na adução do primeiro colar de movimento 122' e do segundo colar de movimento 132' para com- primir axialmente e expandir radialmente o elemento de vedação 160' para o modo de isolamento para engatar a parede de um furo (não mostrada na figura12).
A figura 13 é uma vista em seção transversal da modalidade do obturador ativado por temperatura da figura 11. A figura 13 ilustra o arranjo do atuador ativado por temperatura 100 representado tendo quatro elemen- tos de memória de forma 124, 124A, 134 e 134A angularmente distribuídos e dispostos dentro de canais no elemento de vedação 160 em torno do tubo 8. Em uma modalidade, os elementos de memória de forma 124, 124A, 134 e 134A podem ser dispostos, por exemplo, dentro do furo interior do elemento de vedação 160 junto ao tubo 8, e que o número de posições dos elementos de memória de forma pode variar em outras modalidades.
A figura 14 é uma vista aumentada de um acoplamento entre uma primeira extremidade 135 de um elemento de memória de forma 134 e um colar 130. A primeira extremidade 135 ilustrada na figura 14 compreende
- 35/43 um cabeçote aumentado dentro de um recesso, por exemplo, um recesso geralmente na forma "L" 137, torneado dentro do colar fixo 130. Um acopla- - mento pode ser usado para pré-carregar o elemento de memória de forma 134 puxando o elemento de memória de forma 134 e o colar de movimento ' 5 132 acoplado à segunda extremidade 136 do mesmo para comprimir axial- mente o obturador 160 (vide figura 12), por exemplo, suficiente para instalar a primeira extremidade 135 do elemento de memória de forma 134 na posi- ção capturada ilustrada na figura 14. Em tal modalidade, a tensão residual resultante no elemento de memória de forma 134, causada pelo obturador resiliente 160 agindo para restaurar o colar de movimento 132 para sua pri- meira posição, mantém o acoplamento entre o elemento de memória de for- ma 134 e o colar de âncora 130. Deve ser entendido que calço(s) podem ser usados para ajustar o acoplamento e deste modo descartar os elementos de memória de forma em um estado de tensão residual.
Por exemplo, o(s) cal- ço(s) pode(m) ser inseridos entre um obturador e um colar de âncora, ou entre um obturador e um colar de movimento.
Deve ser entendido que um acoplamento como o ilustrado na figura 14 pode ser usado para acoplar o elemento de memória de forma 134 tanto para um colar de âncora 130 ou um colar de movimento 132, ou ambos.
Deve ser entendido que o acopla- mento ilustrado na figura 14 é, mas um de muitos acoplamento que podem ser empregados para conectar a extremidade de um elemento de memória de forma a uma parte de pelo menos um do atuador ativado por temperatu-
ra, do dispositivo acionável e do tubo.
A figura 15 é uma vista em elevação de uma modalidade alterna- tivade um atuador ativado por temperatura 100 para produzir um desloca- mento ampliado e acoplado a um tubo 8 com um centralizador 140 tendo uma pluralidade de estrias geralmente flexíveis 142. O atuador 100 pode ser da mesma construção geral como o atuador 100 das figuras 11 e 12, mas acoplado a um centralizador em vez de um elemento de vedação.
O centra- lizador 140 da figura 15 é atuado pela adução do primeiro colar de movimen- to 122 e do segundo colar de movimento 132, um em direção ao outro, para expandir radialmente o centralizador 140 implantando uma pluralidade de
- 36/43 molas em arco 142. A temperatura dos elementos de memória de forma 134 pode ser aumentada para contrair os elementos de memória de forma no . comprimento para aduzir o primeiro e segundo colares de movimento 122 e 132 um em direção ao outro para arquear as estrias 142. Í 5 A figura 16 é o atuador 100 e centralizador 140' da figura 15 em um modo ativado e expandido, respectivamente, para expandir radialmente as estrias 142' do centralizador 140. Deve ser notado que a contração atual dos elementos de memó- ria de forma representados nas figuras 2, 4, 6, 8, 10, 12 e 16 não está em escala,ea contração no modo de comprimento atual dos elementos de me- mória de forma precisa ser, por exemplo, cerca de 5% de seu comprimento. Para um elemento de memória de forma de 91 cm (36 polegadas), por e- xemplo, uma contração de quase cerca de 5 cm (cerca de 2 polegadas) po- de ser obtida, não contando a resistência à contração devido ao carrega- mento.
A contração de um elemento de memória de forma pode prover força considerável para deformar um centralizador, como ilustrado nas figu- ras 2, 6,8 e 16 ou um elemento de vedação, como ilustrado nas figuras 10 e
12. Por exemplo, um elemento de memória de forma alongado compreen- dendo uma liga de niquel-titânio e tendo cerca de 0,318 cm (cerca de 0,125 polegada) de diâmetro pode, quando restringido de contração, produzir cer- ca de 2,8 kN (cerca de 625 libras) de tensão dentro do elemento, correspon- dendo a aproximadamente cerca de 0,38 kN/mm? (cerca de 55.000 psi) de capacidade de tensão interna resistente à tração).
O uso do termo "encolher”, como esse termo é usado no presen- te, geralmente refere-se à contração de um elemento alongado em um com- primento no geral mais curto, e não significa necessariamente que o volume atual do elemento de memória de forma é reduzido. Por exemplo, um ele- mento de memória de forma pode ser submetido a uma temperatura de tran- siçãoe desde modo levado a contrair (isto é, "encolher") a partir de um com- primento de cerca de 91 cm (cerca de 36 polegadas) para um comprimento de cerca de 87 cm (cerca de 34,2 polegadas), enquanto o diâmetro do ele-
r 37/43 mento de memória de encolhimento pode expandir radialmente a partir de um diâmetro de cerca de 0,64 cm (cerca de 0,25 polegadas) para um diâme- . tro de cerca de 0,65 cm (cerca de 0,257 polegada). Consequentemente, em- bora o elemento de memória de forma possa ser dito "encolher” de cerca de Í 5 91cm(cercade 36 polegadas) para cerca de 87 cm (cerca de 34,2 polega- das), na realidade o elemento de memória de forma é configurado a partir de uma segunda configuração para a primeira configuração, e o termo "enco- lher" não deveria ser tomado como significando que o volume do elemento de memória de forma trocou em proporção à troca no comprimento geral.
Um elemento de memória de forma pode ser acoplado a, por exemplo, um colar fixo, colar de movimento ou outra estrutura em uma vari- edade de modos incluindo, mas não limitados a, formar um cabeçote e/ou um reforço ou parte aumentada no elemento de memória de forma, e rece- ber o cabeçote e/ou um reforço ou parte aumentada do elemento de memó- riade forma dentro de um recesso, cavidade, receptáculo, pegador ou outra estrutura adaptada para reter (por exemplo, liberável) o elemento de memó- ria de forma acoplado à estrutura, ou vice-versa. Alternativamente, o ele- mento de memória de forma pode ser acoplado a, por exemplo, um colar de âncora, colar de movimento ou outra estrutura formando roscas sobre o e- lemento de memória de forma e engatando roscavelmente as roscas com uma abertura rosqueada, furo, recesso ou ajuste sobre ou na estrutura. Al- ternativamente, um grampo, presilha, cunha ou outra estrutura mecânica podem ser usados para acoplar o elemento de memória de forma às estrutu- ras do elemento de vedação para possibilitar a contração do elemento de memória deforma, em exposição a uma temperatura de transição, para pro- ver movimento de pelo menos um componente do elemento de vedação.
O termo "tubular" como usado no presente para se referir ao corpo ou elemento central em torno do qual as modalidades ilustradas são construídas, pode ser, em uma modalidade, uma coluna tubular, um seg- mento tubular, um mandril, cano, tubo ou substituto. Em algumas modalida- des, um furo do tubo pode ser adaptado para receber uma tampa para evitar fluxo, por exemplo, através de um elemento de vedação acoplado a um atu-
- 38/43 ador descrito no presente. O tubo pode compreender uma pluralidade de tubos e outras estruturas acopladas uma às outras para formar um furo con- . tínuo através. Uma modalidade do atuador pode ser adaptada para ser ativada ' 5 (por exemplo, controlada) por manipulação do tubo e/ou pressão de fluido à qual o atuador é exposto. Por exemplo, mas não por meio de limitação, uma modalidade do atuador compreendendo uma bateria e resistor elétrico para aumentar a temperatura de um elemento de memória de forma para uma temperatura de transição pode compreender ainda um sensor, por exemplo, um sensor de pressão, e pode compreender um microprocessador acoplado à bateria para monitorar uma condição de fundo de poço, por exemplo, a pressão, à qual o atuador está exposto. O microprocessador pode ser pro- gramado para fechar o circuito incluindo o resistor elétrico na detecção de uma condição de ponto de ajuste, por exemplo, uma pressão ajustada, ou em uma segunda detecção de uma condição de ponto de ajuste, por exem- plo, uma pressão de ponto de ajuste, ocorrendo dentro de um intervalo de tempo ajustado.
Por exemplo, mas não por meio de limitação, um microproces- sador pode ser programado para monitorar a pressão detectada em um sen- sorde pressão e, quando a pressão excede um limiar pré-ajustado dentro de um período de tempo pré-ajustado, o microprocessador causa o fechamento do circuito para o resistor elétrico e aumenta a temperatura do elemento de memória de forma para ativar o atuador. Será entendido que uma variedade de métodos de ativação de uma modalidade de um atuador pode ser usada. Em uma modalidade, um elemento de fixação ou mecanismo de retenção pode ser usado para prender (por exemplo, reter) o atuador no mo- do ativado, ou para prender ou reter o dispositivo acionável no modo atuado. Por exemplo, uma catraca linear compreendendo um elemento alongado com dentes dispostos no mesmo pode interagir com um dente de catraca queé enviesado na mola para engatar os dentes junto ao elemento alonga- do, e para indexar junto aos dentes, um de cada vez, em uma primeira dire- ção, mas não travar e evitar o movimento do elemento alongado em uma
- 39/43 segunda direção oposta. Tal elemento de preensão ou mecanismo de reten- ção pode ser usado para permitir a adução de um primeiro colar e um se- - gundo colar e par evitar a separação do primeiro colar e segundo colar adu- zidos.
Í 5 Uma modalidade do atuador usado em um furo de poço profun- do verticalmente onde aumentar a temperatura geotérmica durante funcio- namento do atuador pode causar a contração parcial dos elementos de me- mória de forma. Um atuador para esta aplicação pode compreender uma embreagem, um fecho ou um fusível mecânico para evitar o implante prema- turo indesejado durante o funcionamento do atuador ao intervalo objetivado do furo de poço. Por exemplo, uma modalidade do atuador ativado por tem- peratura pode compreender um fusível mecânico, tal como um pino cisalhan- te, acoplado intermediário a um ou mais elementos de memória de forma tal como menor do que uma quantidade limiar de força provida pela tensão den- trodo elemento de memória de forma poderia ser restringido de implantar o dispositivo acionável, por exemplo, o obturador ou centralizador, pelo cisa- lhante. Em uma quantidade limiar de força, o pino cisalhante poderia falhar, e o elemento de memória de forma pode então contrair e deste modo atuar o dispositivo para, por exemplo, um elemento de vedação, para expandir e vedar contra a parede do furo em que o elemento de vedação é disposto ou, para um centralizador, para expandir e posicionar o tubo dentro de um furo em que o centralizador é disposto. Por exemplo, mas não por meio de limita- ção, a figura 9 ilustra uma modalidade de um fusível mecânico que pode ser usado para este fim. O retentor 72, que pode ser formado como um colar ou manga pode ser recebido e segurado no lugar sobre o tubo 8 usando para- fusos de pressão 73. O retentor 72 pode compreender uma ou mais pernas 75 estendendo-se de lá para posicionar um ou mais pinos cisalhantes 76. Os pinos cisalhantes 76 podem ser recebidos dentro de um recesso 27 dentro do colar de movimento 20 para reter o colar de movimento 20 contra movi- mento fora do retentor 72.
À medida que a temperatura do elemento de memória de forma 34 é aumentada para a temperatura de transição, um fusível mecânico pode
- 40/43 evitar a ativação prematura do atuador ativado por temperatura 9 retendo o colar de movimento 20 em sua posição original com relação a um retentor 72 . como ilustrado na figura 9, até a tensão nos elementos de memória de forma 34 alcançar uma quantidade limiar predeterminada correspondendo ao ta- ' 5 manhoeas propriedades metalúrgicas do pino cisalhante, etc.
Na quantida- de limiar de tensão, o um ou mais pinos cisalhantes 76 falha e deste modo libera o colar de movimento 20 do retentor 72. Em liberação, o colar de mo- vimento 20 é deslocado pela tensão nos elementos de memória de forma 34 para a posição ilustrada na figura 10 para, na modalidade do atuador 10 ilus- trada nas figuras 9 e 10, deslocar o elemento de vedação 60 para sua confi- guração expandida e de isolamento na figura 10. Deve ser entendido que o dispositivo de fusível mecânico nas figuras 9 e 10 pode ser adaptado e usa- do em conexão com um centralizador, como os descritos em conexão com as figuras 1 a 8, 15 e 16, ou para uso em conexão com qualquer outro dis-
positivo de fundo de poço acionável.
Os elementos de memória de forma contraídos aquecendo para uma temperatura de transição, como discutido acima, podem descontrair (por exemplo, alongar-se) quando resfriados abaixo da temperatura de tran- sição ou uma segunda temperatura de transição.
Em algumas modalidades, pode ser necessário prover um fecho para segurar o atuador ativado por temperatura na configuração ativada para evitar retração inadvertida do dis- positivo atuado.
Por exemplo, um elemento de vedação ativado por tempera- tura pode, em uma modalidade, ser ativado pelo modo de isolamento por exposição a calor geotérmico, e o furo de poço pode ser aberto para uma linha de escoamento para a produção a partir do furo de poço.
Os fluidos produzidos, por exemplo, gás de hidrocarboneto, podem resultar no resfria- mento dos elementos de memória de forma abaixo de uma temperatura de transição em que os elementos de memória de forma podem se estender ou realongar a partir da configuração contraída que descartou o elemento de vedação para o modo de isolamento.
Um elemento de vedação ativado por temperatura pode, em uma modalidade, ser ativado por calor a partir de uma bateria acoplada a um resistor elétrico.
A corrente a partir da bateria pode
- 41/43 baixar, e o elemento de memória de forma pode ser resfriado como um re- sultado, e os elementos de memória de forma podem se estender ou alongar - a partir da configuração contraída que descartou o elemento de vedação para o modo de isolamento.
, 5 Uma modalidade do atuador ativado por temperatura pode com- preender um fecho para segurar o atuador no modo ativado e/ou o dispositi- vo atuado no modo implantado, expandido, de isolamento, aberto ou fecha- do. Por exemplo, mas não por meio de limitação, o atuador pode compreen- der um mecanismo de catraca que acomoda a adução de, isto é, fechamen- toouredução da distância separando, um primeiro colar de movimento e um segundo colar de movimento, mas evita ou restringe abdução de, isto é, a- brindo ou fechando a distância separando, o primeiro e segundo colares de movimento onde os elementos de memória de forma são descontraídos ou realongados como um resultado de resfriamento para abaixo de uma tempe- ratura de transição. Uma modalidade de tal fecho pode compreender um trilho alongado suportando uma pluralidade de dentes sobre o mesmo, e a- coplado ao primeiro colar, e um dente pivotal acoplado ao segundo colar e disposto para engatar de modo movível os dentes sobre o trilho para prover um mecanismo de catraca linear. O dente pode ser enviesado em direção a uma posição engatada com os dentes do trilho, por exemplo, usando uma mola, e/ou o mecanismo de catraca pode ser usado para evitar a separação inadvertida dos colares se, por exemplo, os elementos de memória de forma pudessem realongar devido a um decréscimo na temperatura, ou falha. Será entendido que uma variedade de mecanismos de catraca, por exemplo, me- canismos de catraca de "uma direção" existe, e podem ser adaptados para este fim sem sair do espírito da invenção. Deve ainda ser entendido que uma modalidade de um atuador ativado por temperatura pode compreender um mecanismo de fecho que é liberável por manipulação do tubo. Por e- xemplo, mas não por meio de limitação, um fecho pode compreender um mecanismo de catraca para segurar o atuador ativado por temperatura em um modo de isolamento, e a catraca pode manter o atuador na condição de isolamento contanto que o tubo não seja submetido a uma força de libera-
- 42/43 ção, por exemplo, tensão dentro do tubo, no atuador. Por exemplo, para libe- rar o atuador de sua condição ativada, o tubo pode ser submetido a um nível . de liberação de força limiar, por exemplo, colocado em tensão dentro do furo de poço para conferir uma força ascendente sobre o atuador ou dispositivo ' 5 adjacente para não a e liberar a catraca, deste modo deixando o elemento de vedação resiliente separar o primeiro e segundo colares de movimento e retrair o elemento de vedação a partir do modo de isolamento.
As modalidades do atuador ativado por temperatura podem ser combinadas com vários métodos e aparelhos na técnica de instalar, configu- rar, implantar, retrair e/ou recuperar vedações sem sair do espírito das rei- vindicações a seguir.
Os termos "compreendendo", "incluindo" e "tendo", como usados nas reivindicações e no presente relatório, serão considerados como indi- cando um grupo de abertura que pode incluir outros elementos não especifi- cados. Os termos "um", "uma" e as formas singulares de palavras serão to- mados para incluir a forma plural das mesmas palavras, de tal modo que os termos signifiquem que um ou mais de alguma coisa é provido. O termo "um" ou "único" pode ser usado para indicar que um e somente um de algu- ma coisa é pretendido. Similarmente, outros valores específicos, tal como “dois”, pode ser usado quando um número específico de coisas é pretendi- do. Os termos "preferivelmente", “preferido”, "prefere", "opcionalmente", "po- de", e termos similares, são usados para indicar que um item, condição ou etapa sendo referido é uma característica opcional (não requerida) da inven- ção.
A partir da descrição detalhada acima de modalidades específi- cas da invenção, deve ser evidente que um sistema para aprimorar a quali- dade de operações de cimentação, que é novo, é descrito. Embora modali- dades específicas do sistema sejam descritas no presente, isto é feito so- mente para o fim de descrever várias características e aspectos da inven- ção, ,enãoé pretendido ser limitante com respeito ao escopo da invenção. É contemplado que várias substituições, alterações e/ou modificações, incluin- do, mas não limitadas a estas variações de implementação que podem ter
. 43/43 sido sugeridas no presente, podem ser feitas para as modalidades descritas sem sair do espírito e escopo da invenção como definido pelas reivindica- . ções anexas que seguem.
Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a um núme- ' 5 rolimitado de modalidades, os versados na técnica, tendo o benefício desta descrição, apreciarão que outras modalidades podem ser concebidas que não saem do escopo da invenção como descrito no presente.
Consequen- temente, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindica- ções anexas.
Claims (19)
1. Atuador ativado por temperatura, que compreende: . um dispositivo atuável disposto em um tubular e tendo um pri- meiro colar movente e um segundo colar movente; ' 5 um primeiro elemento de memória de forma acoplado em uma primeira extremidade ao primeiro colar movente e acoplado em uma segun- da extremidade ao segundo colar movente que é espaçado separado do primeiro colar movente; caracterizado pelo fato de que os elementos de memória de for- ma se contraem em resposta à exposição a uma temperatura de transição de um primeiro comprimento para um segundo comprimento para aduzir o primeiro colar movente e o segundo colar movente para atuar o dispositivo a partir de um modo de inserção para um modo atuado.
2. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que o elemento de memória de forma compreende uma liga de titã- nio-níquel.
3. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo colar é integral com o tubular.
4. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos primeiros e segundos colares é fixado em posição sobre o tubular, e o outro dos primeiros e segundos colares é relati- vamente móvel no tubular pela contração do elemento de memória de forma.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende, uma bateria acoplada eletricamente a um elemento de aqueci- mento de resistência elétrica próxima ao elemento de memória de forma.
6. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende, um fusível mecânico para reter pelo menos um do primeiro colar movente e do segundo colar movente em uma primeira posição, o fusível mecânico compreende pelo menos um membro de cisalhamento predisposto a falhar em uma quantidade limiar de força imposta ao membro de cisalha-
. 2/4 mento pela contração do elemento de memória de forma.
7. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo . fato de que o dispositivo é um centralizador que tem uma pluralidade de es- trias acopladas a pelo menos um do primeiro colar e do segundo colar.
' 5 8. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é um membro de gaxeta que tem um furo recebido no tubular intermediário o primeiro colar e o segundo colar.
9. Atuador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as estrias do centralizador são móveis a partir de uma configura- çãodeinserção enrolada em espiral para uma configuração expandida.
10. Atuador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos primeiros e segundos colares pode ser gira- do um em relação ao outro para mover as estrias entre uma configuração de inserção enrolada em espiral para uma configuração expandida.
11. Atuador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pe- lo fato de que as estrias do centralizador estão contidas na configuração de inserção fixando pelo menos um dos primeiros e segundos colares contra a rotação em torno do tubular.
12. Atuador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fatode que pelo menos um dos primeiros e segundos colares é girado forço- samente em torno do tubular pela contração do elemento de memória de forma.
13. Atuador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro colar e o segundo colar é acoplado a uma pluralidade de estrias do centralizador.
14. Método de isolar uma primeira parte de espaço anular a par- tir de uma segunda parte de espaço anular, caracterizado pelo fato de que compreende, dispor de modo deslizante um primeiro colar movente e um se- — gundo colarmovente em um tubular intermediário um primeiro colar de ânco- ra e um segundo colar de âncora com o primeiro colar movente intermediário o segundo colar movente e o segundo colar da âncora;
. 3/4 dispor um membro de gaxeta no tubular intermediário o primeiro colar movente e o segundo colar movente; . acoplar uma primeira extremidade de um ou mais primeiros ele- mentos de memória de forma ao primeiro colar da âncora e uma segunda ' 5 extremidade de um ou mais primeiros elementos de memória de forma ao primeiro colar movente; acoplar uma primeira extremidade de um ou mais segundos e- lementos de memória de forma ao segundo colar da âncora e uma segunda extremidade de um ou mais segundos elementos de memória de forma ao segundo colar movente; dispor o membro de gaxeta dentro de um furo; e aumentar a temperatura de um ou mais primeiros elementos de memória de forma e de um ou mais segundos elementos de memória de forma para uma temperatura de transição para encolher um ou mais primei- ros elementos de memória de forma para mover o primeiro colar movente para o primeiro colar da âncora e para encolher um ou mais segundos ele- mentos de memória de forma para mover o segundo colar movente para o segundo colar da âncora para expandir radialmente o membro de gaxeta para acoplar uma parede do furo.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lo fato de que o um ou mais primeiros elementos de memória de forma com- preende uma liga de niquel-titânio.
16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lo fato de que o tubular compreende uma pluralidade de segmentos tubula- res
17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lo fato de que ainda compreende formar integralmente pelo menos um do primeiro colar de âncora e do segundo colar de âncora com o tubular.
18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lofatode que aumentar a temperatura de um ou mais elementos de memó- ria de forma compreende a disposição de um ou mais elementos de memó- ria de forma em uma perfuração terrestre que tem um gradiente térmico ver-
+ 4/14 tical em uma profundidade suficiente para expor um ou mais elementos de memória de forma à temperatura de transição. .
19. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lo fato de que ainda compreende fixar o primeiro colar movente e o segundo ' 5 —colardeâncoraem um relacionamento aduzido.
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Legal Events
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Free format text: PERDA DA PRIORIDADE US 61/101,100, DE 29/09/2008, POR AUSENCIA DE CUMPRIMENTO DE EXIGENCIA PUBLICADA NA RPI NO 2605, DE 08/12/2020. |
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