BRPI0715228A2 - Method of expanding a tubular element - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE EXPANDIR UM ELEMENTO TUBULAR. Um método é apresentado de expandir um elemento tubular a partir de um primeiro diâmetro interno para um segundo diâmetro interno maior que o primeiro diâmetro interno. O processo compreende as etapas de: a) instalar uma luva de material flexível no elemento tubular; b) instalar um expansor no elemento tubular, o expansor sendo apropriado para expandir radialmente a luva a um diâmetro externo maior que o primeiro diâmetro interno movendo o expansor na direção axial através da luva; e c) mover o expansor na direção axial através da luva desse modo radialmente expandindo o elemento tubular do primeiro diâmetro interno para o segundo diâmetro interno.METHOD OF EXPANDING A TUBULAR ELEMENT. One method is presented of expanding a tubular member from a first inner diameter to a second inner diameter larger than the first inner diameter. The process comprises the steps of: a) installing a flexible material sleeve to the tubular member; b) installing an expander in the tubular member, the expander being suitable for radially expanding the sleeve to an outside diameter larger than the first inside diameter by moving the expander in the axial direction through the sleeve; and c) moving the expander in the axial direction through the sleeve thereby radially expanding the tubular member from the first inner diameter to the second inner diameter.
Description
"MÉTODO DE EXPANDIR UM ELEMENTO TUBULAR""METHOD OF EXPANDING A TUBULAR ELEMENT"
A presente invenção refere-se a um processo de expandir um elemento tubular a partir de um primeiro diâmetro interno para um segundo diâmetro interno maior que o primeiro diâmetro interno.The present invention relates to a method of expanding a tubular member from a first inner diameter to a second inner diameter larger than the first inner diameter.
A expansão de elementos tubulares encontra crescenteThe expansion of tubular elements finds increasing
aplicação, por exemplo, na indústria de produção de fluido hidrocarboneto proveniente de uma formação subterrânea pela qual o fluido de hidrocarboneto produzido flui para a superfície através de um ou mais tubos de produção se estendendo para o interior de um furo de sondagem. Convencionalmente, os furos de sondagem têm sido munidos de uma série de elementos tubulares de aço ou camisas, por exemplo para estabilizar a parede do furo de sondagem ou proporcionar isolamento zonal entre diferentes camadas de formação geológica atravessadas pelo furo de sondagem. Os elementos tubulares de revestimento ou camisas são instalados a diferentes intervalos de profundidade durante a perfuração do furo de sondagem, pelo que cada tubagem de revestimento subseqüente é baixada através de um elemento tubular previamente instalado no interior do fiiro de sondagem a uma profundidade selecionada abaixo do elemento tubular prévio. Cimento é então bombeado no interior do espaço anular em torno do elemento tubular para selar o espaço anular e fixar o elemento tubular no furo de sondagem. Este procedimento implica que o diâmetro externo de cada elemento tubular subseqüente necessita ser menor que o diâmetro interno do elemento tubular prévio, para que, como resultado, os elementos tubulares sejam instalados em uma disposição aninhada. Uma deficiência intrínseca da dita disposição aninhada refere-se ao diâmetro disponível decrescente com a profundidade, que finalmente pode limitar a profundidade à qual o furo de sondagem foi perfurado.application, for example, in the hydrocarbon fluid production industry from an underground formation whereby the produced hydrocarbon fluid flows to the surface through one or more production pipes extending into a borehole. Conventionally, boreholes have been provided with a series of tubular steel elements or liners, for example to stabilize the borehole wall or to provide zonal isolation between different geological layers traversed by the borehole. The tubular casing elements or liners are installed at different depth intervals while drilling the borehole, whereby each subsequent casing tubing is lowered through a tubular element previously installed within the borehole to a selected depth below the borehole. previous tubular element. Cement is then pumped into the annular space around the tubular element to seal the annular space and secure the tubular element to the borehole. This procedure implies that the outside diameter of each subsequent tubular element needs to be smaller than the inside diameter of the previous tubular element, so that as a result the tubular elements are installed in a nested arrangement. An intrinsic deficiency of said nested arrangement refers to the available diameter decreasing with depth, which may ultimately limit the depth to which the drillhole has been drilled.
Para aliviar esta deficiência, adotou-se a prática de expandir radialmente os elementos tubulares no furo de sondagem, por exemplo, para formar um revestimento expandido contra a superfície de parede do furo de sondagem ou de um elemento tubular de revestimento previamente instalado, ou para reduzir o espaço anular em torno do elemento tubular. Também, foi proposto expandir radialmente cada elemento tubular subseqüente a um diâmetro substancialmente igual ao diâmetro do elemento tubular previamente instalado de modo a criar um poço ou uma parte do mesmo de um único diâmetro. Desta maneira é obtido que o diâmetro disponível para perfuração e/ou para instalar equipamento de completamento, permaneça substancialmente constante ao longo de pelo menos uma parte da profundidade. O conceito mono diametral é particularmente de interesse para a perfuração de furos de sondagem muito profundos, ou a perfuração de furos de sondagem de longa extensão com longas seções horizontais ou inclinadas.To alleviate this deficiency, it has been practiced to radially expand the tubular members into the borehole, for example to form an expanded liner against the borehole wall surface or a previously installed tubular member, or to reduce annular space around the tubular element. Also, it has been proposed to radially expand each subsequent tubular member to a diameter substantially equal to the diameter of the previously installed tubular member to create a well or a portion thereof of a single diameter. In this way it is obtained that the diameter available for drilling and / or for installing completion equipment remains substantially constant over at least part of the depth. The mono diametrical concept is of particular interest for drilling very deep boreholes, or for drilling long boreholes with long horizontal or inclined sections.
A expansão do elemento tubular é realizada, por exemplo, passando um elemento expansor dotado de um maior diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro de expansão desejado, através do elemento tubular. Isto é realizado genericamente bombeando, empurrando ou puxando o expansor através do elemento tubular, às vezes em combinação com a rotação do expansor.Expansion of the tubular member is performed, for example, by passing an expanding member having a larger diameter approximately equal to the desired expansion diameter through the tubular member. This is generally accomplished by pumping, pushing or pulling the expander through the tubular member, sometimes in combination with the rotation of the expander.
O documento US-7007760-B2 apresenta um processo de expandir radialmente um elemento tubular utilizando um expansor montado a partir de um membro expansor interno e de um membro expansor externo se estendendo em torno do membro expansor interno. O membro externo expande o elemento tubular a um maior diâmetro que o membro interno. Durante o uso, uma parte extrema do elemento tubular é inicialmente expandida ao diâmetro maior, a seguir o membro expansor externo é liberado do membro expansor interno, e o restante do elemento tubular é expandido ao diâmetro menor utilizando somente o membro expansor interno.US-7007760-B2 discloses a process of radially expanding a tubular member using an expander mounted from an inner expander member and an outer expander member extending around the inner expander member. The outer member expands the tubular element to a larger diameter than the inner member. During use, an extreme portion of the tubular member is initially expanded to the larger diameter, then the outer expanding member is released from the inner expanding member, and the remainder of the tubular member is expanded to the smaller diameter using only the inner expanding member.
Permanece, todavia, a necessidade por um processo alternativo pelo qual um elemento tubular, ou uma parte do mesmo seja radialmente expandido, ou pelo qual uma parte do elemento tubular seja expandida a um diâmetro maior que uma parte remanescente do elemento tubular.However, the need remains for an alternative process whereby a tubular member, or a portion thereof is radially expanded, or whereby a portion of the tubular member is expanded to a diameter greater than a remaining portion of the tubular member.
De acordo com a invenção é apresentado um processo de expandir um elemento tubular a partir de um primeiro diâmetro interno a um segundo diâmetro interno maior que o primeiro diâmetro interno, o processo compreendendo as etapas de:According to the invention there is provided a method of expanding a tubular member from a first inner diameter to a second inner diameter larger than the first inner diameter, the process comprising the steps of:
a) instalar uma luva de material flexível no elemento tubular;a) install a flexible material sleeve on the tubular element;
b) instalar um expansor no elemento tubular, o expansor sendo apropriado para radialmente expandir a luva a um diâmetro externo maior que o primeiro diâmetro interno movendo o expansor na direção axial através da luva; eb) installing an expander in the tubular member, the expander being suitable for radially expanding the sleeve to an outside diameter larger than the first inner diameter by moving the expander in the axial direction through the sleeve; and
c) mover o expansor na direção axial através da luva desse modo radialmente expandindo o elemento tubular do primeiro diâmetro interno para o segundo diâmetro interno.c) moving the expander axially through the sleeve thereby radially expanding the tubular member from the first inner diameter to the second inner diameter.
A luva de material flexível se expande a um maior diâmetro durante o deslocamento do expansor através da mesma e dessa maneira expande o elemento tubular sem contato direto entre o expansor e o elemento tubular. Assim o mesmo expansor pode ser usado para expandir partes do elemento tubular para diferentes diâmetros aplicando luvas de diferente espessura de parede nas ditas partes. Também, devido à sua resiliência a luva pode ser facilmente removida do elemento tubular após o processo de expansão.The flexible material sleeve expands to a larger diameter as the expander travels through it and thereby expands the tubular member without direct contact between the expander and the tubular member. Thus the same expander may be used to expand parts of the tubular element to different diameters by applying gloves of different wall thickness to said parts. Also, due to its resilience the sleeve can be easily removed from the tubular element after the expansion process.
Outrossim, o processo da invenção pode ser usado para expandir uma parte do elemento tubular em um sítio afastado das extremidades do elemento tubular, por exemplo de maneira a criar uma seção de lançamento para um expansor expansível que é transportado para a seção de lançamento na modalidade não expandida, e então expandido à modalidade de expansão para iniciar a expansão de uma parte restante do elemento tubular, ou para criar um alojamento para ferramentas tal como uma bomba separadora. Caso somente uma parte do elemento tubular deva ser expandida, a luva convenientemente é instalada na dita parte, e o expansor têm uma dimensão permitindo o expansor a ser deslocado substancialmente sem impedimento através de uma parte remanescente do elemento tubular. Assim, o expansor pode ser facilmente removido do elemento tubular após a expansão ser completada.Also, the process of the invention may be used to expand a portion of the tubular member at a location away from the ends of the tubular member, for example to create a launch section for an expandable expander which is carried to the launch section in the embodiment. not expanded, and then expanded to expansion mode to initiate expansion of a remaining portion of the tubular member, or to create a tool housing such as a separator pump. If only a portion of the tubular member is to be expanded, the sleeve is conveniently installed in said portion, and the expander has a dimension allowing the expander to be moved substantially unhindered through a remaining portion of the tubular member. Thus, the expander can be easily removed from the tubular element after expansion is completed.
Para permitir a fácil remoção da luva do elemento tubular após o processo de expansão, o material flexível da luva convenientemente é um material resiliente, por exemplo um elastômero. Um material de elastômero preferencial é o poliuretano. Fácil remoção da luva é otimizada caso a luva seja adaptada para se deformar elasticamente, após mover o expansor através da luva, para um diâmetro externo substancialmente igual a um diâmetro externo da luva antes de mover o expansor através da luva.To enable easy removal of the sleeve from the tubular member after the expansion process, the flexible sleeve material is conveniently a resilient material, for example an elastomer. A preferred elastomeric material is polyurethane. Easy glove removal is optimized if the glove is adapted to deform elastically after moving the expander through the glove to an outside diameter substantially equal to an outside diameter of the glove before moving the expander through the glove.
A invenção passa a ser descrita doravante a título de exemplo em maior detalhe, e com referência aos desenhos apensos, de acordo com os quais:The invention is hereinafter described by way of example in more detail, and with reference to the accompanying drawings, according to which:
A fig. 1 mostra esquematicamente uma primeira modalidade de um elemento tubular anterior à sua expansão de acordo com o processo da invenção;Fig. 1 schematically shows a first embodiment of a tubular element prior to its expansion according to the process of the invention;
A fíg. 2 mostra esquematicamente o elemento tubular da primeira modalidade durante a expansão de acordo com o processo da invenção.The fig. 2 schematically shows the tubular element of the first embodiment during expansion according to the process of the invention.
A fig. 3 mostra esquematicamente o elemento tubular da primeira modalidade após expansão de acordo com o processo da invenção;Fig. 3 schematically shows the tubular element of the first embodiment after expansion according to the process of the invention;
A fíg. 4 mostra esquematicamente uma segunda modalidade de um elemento tubular anterior à sua expansão de acordo com o processo da invenção;The fig. 4 schematically shows a second embodiment of a tubular element prior to its expansion according to the process of the invention;
A fig. 5 mostra esquematicamente o elemento tubular da segunda modalidade durante a expansão de acordo com o processo da invenção;Fig. 5 schematically shows the tubular element of the second embodiment during expansion according to the process of the invention;
A fig. 6 mostra esquematicamente o elemento tubular da segunda modalidade após expansão de acordo com o processo da invenção;Fig. 6 schematically shows the tubular element of the second embodiment after expansion according to the process of the invention;
A fig. 7 mostra esquematicamente um exemplo de um expansor e uma luva para uso no processo da invenção; eFig. 7 schematically shows an example of an expander and glove for use in the process of the invention; and
A fig. 8 mostra esquematicamente um expansor alternativo para uso no processo da invenção.Fig. 8 schematically shows an alternative expander for use in the process of the invention.
Nos desenhos, numerais de referencia idênticos se reportam a componentes idênticos.In the drawings, identical reference numerals refer to identical components.
Reportando-se à fig. 1 nela é mostrado um elemento tubular 1 dotado de um primeiro diâmetro interno Dl e sendo expansível a um segundo diâmetro interno D2 maior que o primeiro diâmetro interno. O elemento tubular é produzido de qualquer material deformável apropriado tal como, por exemplo, aço ou outro metal. Além disso, o elemento tubular pode encontrar muitas aplicações inclusive, por exemplo, como um oleoduto para o transporte de fluido em ou abaixo da superfície da terra, ou como uma tubagem ou forro se estendendo para o interior de um furo de sondagem para a produção de fluido de hidrocarboneto proveniente de uma formação geológica.Referring to fig. 1 there is shown a tubular element 1 having a first inner diameter D1 and being expandable to a second inner diameter D2 larger than the first inner diameter. The tubular member is made of any suitable deformable material such as, for example, steel or other metal. In addition, the tubular member can find many applications including, for example, as a pipeline for fluid transport on or below the earth's surface, or as a pipe or liner extending into a drillhole for production. hydrocarbon fluid from a geological formation.
O elemento tubular 1 é internamente munido de uma luva elastomérica 2 dotada de um diâmetro externo substancialmente igual ao primeiro diâmetro interno Dl do elemento tubular. Alternativamente, a luva elastomérica 2 pode ter antes de sua inserção no elemento tubular 1, um diâmetro externo ligeiramente maior que o diâmetro interno Dl do elemento tubular para que a luva elastomérica 2 torne-se ligeiramente comprimida quando inserida no interior do elemento tubular 1.The tubular member 1 is internally provided with an elastomeric sleeve 2 having an outer diameter substantially equal to the first inner diameter D1 of the tubular member. Alternatively, the elastomeric sleeve 2 may have prior to insertion into the tubular member 1 a slightly larger outside diameter than the inner diameter D1 of the tubular member so that the elastomeric sleeve 2 becomes slightly compressed when inserted into the tubular member 1.
Outrossim, o elemento tubular 1 é internamente munido de um expansor 4 posicionado adjacente à luva elastomérica 2, o expansor 4 tendo uma parte extrema cônica 6 no lado que confronta a luva elastomérica 2. A luva de elastômero 2 tem, no lado voltado para o expansor 1, uma parte extrema se afilando para dentro 8 de um perfil substancialmente complementar ao perfil da parte extrema cônica 6 do expansor 4. Assim, a parte extrema cônica 6 do expansor 1 se ajusta apertadamente no interior da parte extrema de perfil decrescente para dentro 8 da luva elastomérica 2. O elastômero de luva 2 tem na sua extremidade oposta, uma parte extrema se afilando para dentro 10 similar à parte extrema 8. O expansor 4 tem um máximo diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro interno Dl do elemento tubular 1 de modo a permitir que o expansor 4 seja passado substancialmente sem impedimento através do elemento tubular 1. Um meio ângulo superior preferencial do expansor 1 está entre 5o e 10°, de preferência cerca de 7o.Furthermore, the tubular member 1 is internally provided with an expander 4 positioned adjacent to the elastomeric sleeve 2, the expander 4 having an extreme tapered portion 6 on the side facing the elastomeric sleeve 2. The elastomeric sleeve 2 has on the side facing the expander 1, an inwardly tapering end portion 8 of a profile substantially complementary to the profile of the expander conical end portion 6. Thus, the expander 1 conical end portion 6 fits tightly within the inwardly descending end portion 8 of elastomeric sleeve 2. Sleeve elastomer 2 has at its opposite end an inwardly tapering end portion 10 similar to end portion 8. Expander 4 has a maximum diameter slightly smaller than the inner diameter D1 of tubular member 1 of to allow the expander 4 to be passed substantially unhindered through the tubular member 1. A preferred upper half angle of the expander 1 is between 5 ° and 10 °. , Preferably about 7.
Na fig. 2 é mostrado o elemento tubular 1 durante o deslocamento do expansor 4 através da luva de elastômero 2 no sentido longitudinal da mesma. Uma parte da luva de elastômero 2 e uma correspondente parte do elemento tubular 1 foram radialmente expandidas como resultado do deslocamento do expansor 4 através da luva 1.In fig. 2 the tubular element 1 is shown during the movement of the expander 4 through the elastomeric sleeve 2 in the longitudinal direction thereof. An elastomeric sleeve part 2 and a corresponding part of the tubular member 1 have been radially expanded as a result of the displacement of the expander 4 through the sleeve 1.
Na fig. 3 é mostrado o elemento tubular 1 após o expansor 4 ter sido desloco através da luva de elastômero 2, e após a luva 2 ter sido recuperada do elemento tubular 1.In fig. 3 is shown the tubular element 1 after the expander 4 has been moved through the elastomer sleeve 2, and after the sleeve 2 has been recovered from the tubular member 1.
Nas figuras 4 a 6 é mostrado um sistema substancialmente similar ao sistema das respectivas figs. 1-3, todavia, com a diferença da luva 2 na sua superfície externa ser munida de uma luva metálica 12 embutida no material elastomérico da luva 2 de tal maneira que a superfície externa da luva metálica 12 é substancialmente nivelada com partes da luva de elastômero axialmente deslocada da luva metálica 12. O metal da luva 12 é, por exemplo, de aço ou de qualquer outro metal deformável. Opcionalmente a luva metálica 12 na sua superfície externa é munida de anéis ou cintas de elastômero (não mostradas) circundando a luva metálica 12. Na fig 7 é mostrado um conjunto 14 da luva elastomérica 2 e do expansor 4 antes da instalação no elemento tubular, e anterior ao deslocamento do expansor 4 através da luva 2. O expansor 4 é suspenso por um cabo 16, ou coluna tubular, e a luva de elastômero 2 repousa sobe o expansor 4 razão pela qual a parte extrema cônica 6 do expansor 4 se estende para o interior da parte extrema que se afila para dentro da parte extrema decrescente para dentro 8 da luva de elastômero 2.Figures 4 to 6 show a system substantially similar to the system of the respective figs. 1-3, however, with the difference that glove 2 on its outer surface is provided with a metal glove 12 embedded in the elastomeric material of glove 2 such that the outer surface of metal glove 12 is substantially flush with portions of the elastomeric glove. axially displaced from the metal sleeve 12. The metal of the sleeve 12 is, for example, steel or any other deformable metal. Optionally the metal glove 12 on its outer surface is provided with elastomeric rings or straps (not shown) surrounding the metal glove 12. In Fig. 7 is shown an assembly 14 of the elastomeric glove 2 and the expander 4 prior to installation on the tubular element; and prior to displacement of expander 4 through sleeve 2. Expander 4 is suspended by a cable 16, or tubular column, and elastomer sleeve 2 rests on expander 4, so the extreme conical portion 6 of expander 4 extends inwardly of the tapering end portion into the descending end portion 8 of the elastomer sleeve 2.
Na fig. 8 é mostrado um expansor alternativo 16 dotado de uma primeira parte extrema cônica 18 e de uma segunda parte extrema cônica 20.In fig. 8 is shown an alternative expander 16 having a first conical end portion 18 and a second conical end portion 20.
Durante a operação normal da primeira modalidade (mostrada nas fígs. 1-3), a luva de elastômero 2 é posicionada no elemento tubular 1 em uma posição onde os elementos tubulares devem ser radialmente expandidos. Opcionalmente a luva 2 pode ser fixamente ligada com o elemento tubular 1 para manter a luva posicionada no local desejado. O expansor 4 é posicionado no elemento tubular 1, adjacente à parte extrema 8 se atilando para dentro da luva 2 (fig. 1). O expansor é então movido através da luva 2 na direção longitudinal da mesma (fig. 2) puxando ou empurrando o expansor, aplicando pressão fluídica à extremidade restante do expansor 4, ou por qualquer outro processo apropriado. Também, o conjunto 14 (fig. 7) pode ser usado pelo qual a luva de elastômero 2 e o expansor 4 são simultaneamente instalados no elemento tubular 1, por exemplo, baixando o conjunto 14 por um cabo 16 no interior do elemento tubular 1, a seguir o expansor 4 é puxado através da luva 2 pela aplicação de tração ao cabo 16. Com isto, a luva de elastômero 2 é expandida a um diâmetro interno substancialmente igual ao diâmetro externo do expansor 4. A luva de elastômero 2, por sua vez, desse modo expande uma parte do elemento tubular 1 a um diâmetro interno substancialmente igual ao diâmetro externo da luva de elastômero expandida 2. Assim, se o diâmetro externo do expansor 4 é igual a Dl, o diâmetro interno da parte expandida do elemento tubular 1 é igual aproximadamente a Dl mais duas vezes a espessura de parede da luva 2. Todavia, o diâmetro interno da parte expandida pode ser ligeiramente menor devido à compressão radial e/ou estiramento axial da luva de elastômero 2.During normal operation of the first embodiment (shown in Figs. 1-3), the elastomer sleeve 2 is positioned on the tubular member 1 in a position where the tubular members are to be radially expanded. Optionally the sleeve 2 may be fixedly connected with the tubular element 1 to hold the sleeve in the desired location. The expander 4 is positioned on the tubular element 1, adjacent to the end portion 8 and into the sleeve 2 (fig. 1). The expander is then moved through the sleeve 2 in the longitudinal direction thereof (fig. 2) by pulling or pushing the expander, applying fluid pressure to the remaining end of the expander 4, or by any other suitable method. Also, the assembly 14 (fig. 7) can be used whereby the elastomeric sleeve 2 and the expander 4 are simultaneously installed on the tubular element 1, for example by lowering the assembly 14 by a cable 16 inside the tubular element 1, thereafter expander 4 is pulled through sleeve 2 by applying traction to cable 16. Thereby, elastomer sleeve 2 is expanded to an inner diameter substantially equal to the outer diameter of expander 4. Elastomer sleeve 2, in turn instead, thereby expanding a portion of the tubular member 1 to an inside diameter substantially equal to the outside diameter of the expanded elastomer sleeve 2. Thus, if the outside diameter of the expander 4 is equal to D1, the inside diameter of the expanded portion of the tubular member 1 is approximately Dl plus twice the wall thickness of the sleeve 2. However, the inside diameter of the expanded portion may be slightly smaller due to radial compression and / or axial stretching of the elastomer sleeve. ero 2.
O expansor 4, após ter passado através da inteira extensão da luva 2, é então recuperado do elemento tubular 1. A luva de elastômero 2 reassume o seu diâmetro original em virtude de suas propriedades elásticas. Todavia, se a luva de elastômero 2 apresentar uma tendência a aderir à superfície interna do elemento tubular 1 após a passagem do expansor 4, ou de ligar-se com a superfície interna, a luva de elastômero 2 pode ser removida do elemento tubular utilizando um dispositivo raspador apropriado (não mostrado) ou qualquer outro dispositivo conveniente.Expander 4, having passed through the entire length of sleeve 2, is then recovered from tubular member 1. Elastomer sleeve 2 resumes its original diameter by virtue of its elastic properties. However, if the elastomeric sleeve 2 tends to adhere to the inner surface of the tubular member 1 upon passage of the expander 4, or to bond with the inner surface, the elastomeric sleeve 2 may be removed from the tubular member using a appropriate scraper device (not shown) or any other convenient device.
A operação normal da segunda modalidade (mostrada nas figs. 4-6) é substancialmente similar à operação normal da primeira modalidade, todavia, com a diferença da luva metálica 12 ser radialmente expandida simultaneamente com a expansão da luva de elastômero 2. A luva metálica 12 desse modo torna-se firmemente pressionada contra a superfície interna da parte expandida do elemento tubular 1.The normal operation of the second embodiment (shown in Figs. 4-6) is substantially similar to the normal operation of the first embodiment, however, with the difference that the metal sleeve 12 is radially expanded simultaneously with the expansion of the elastomer sleeve 2. The metal sleeve 12 thus becomes firmly pressed against the inner surface of the expanded part of the tubular member 1.
Em uma aplicação atrativa do processo da invenção, o elemento tubular 1 forma uma tubagem ou revestimento em um furo de sondagem para a produção de fluido hidrocarboneto de uma formação geológica. Nesta aplicação, uma possível finalidade da luva de metal expandida 12 é cerrar aberturas (não mostradas) na parede do elemento tubular 1. As aberturas podem ser perfurações que foram abertas na parede para permitir o fluxo de fluido hidrocarboneto proveniente da formação geológica para o interior do elemento tubular, ou orifícios devido à corrosão. Os anéis ou cintas de elastômero, caso existentes, em torno da superfície externa da luva metálica 12 servem para selar a luva metálica 12 com a superfície interna do elemento tubular 1. O uso normal do expansor alternativo 16 é substancialmente similar ao uso normal do expansor 4 descrito precedentemente, todavia, com a diferença que o expansor 16, após ter sido inserido no interior do elemento tubular, pode ser usado para expandir o elemento tubular deslocando o expansor através da luva em qualquer uma de duas direções axiais. Por exemplo, o expansor 16 pode ser usado para expandir uma primeira parte do elemento tubular movendo o expansor em uma direção axial através de uma primeira luva localizada no elemento tubular, e subseqüentemente expandir uma segunda parte do elemento tubular movendo o expansor na direção axial oposta através de uma segunda luva localizada no elemento tubular.In an attractive application of the process of the invention, the tubular element 1 forms a tubing or casing in a borehole for the production of hydrocarbon fluid from a geological formation. In this application, a possible purpose of the expanded metal sleeve 12 is to close openings (not shown) in the wall of the tubular element 1. The openings may be perforations that have been opened in the wall to allow the flow of hydrocarbon fluid from the geological formation inwards. tubular element or holes due to corrosion. Elastomeric rings or straps, if any, around the outer surface of the metal sleeve 12 serve to seal the metal sleeve 12 with the inner surface of the tubular member 1. Normal use of the alternative expander 16 is substantially similar to the normal use of the expander. It is described above, however, with the difference that the expander 16, after being inserted into the tubular member, may be used to expand the tubular member by displacing the expander through the sleeve in either of two axial directions. For example, expander 16 may be used to expand a first part of the tubular member by moving the expander in an axial direction through a first sleeve located on the tubular member, and subsequently expand a second part of the tubular member by moving the expander in the opposite axial direction. through a second sleeve located on the tubular element.
Para reduzir, ou prevenir, a deformação axial da luva enquanto permitindo deformação radial durante a passagem do expansor através da mesma, convenientemente a luva é munida de fibras de reforço longitudinais, tais como fibras de aço ou de polímero.To reduce or prevent axial deformation of the glove while allowing radial deformation during passage of the expander therethrough, the glove is conveniently provided with longitudinal reinforcing fibers such as steel or polymer fibers.
No exemplo acima a luva é posicionada folgadamente no elemento tubular, com isto as forças de fricção entre a luva e o elemento tubular previnem deslocamento axial da luva durante a passagem do expansor através da mesma. Todavia, a luva alternativamente pode ser ligada com o elemento tubular, por exemplo ligando a luva com o elemento tubular durante a vulcanização do material de luva elastomérico. Também, a luva pode ser mantida estacionária por intermédio de um rebordo previsto na superfície interna do elemento tubular.In the above example the sleeve is loosely positioned on the tubular member, thereby the frictional forces between the sleeve and the tubular member prevent axial displacement of the sleeve during passage of the expander therethrough. However, the glove may alternatively be connected with the tubular member, for example by connecting the glove with the tubular member during vulcanization of the elastomeric glove material. Also, the glove may be held stationary by a shoulder provided on the inner surface of the tubular member.
Alternativamente, de maneira a ancorar temporariamente a luva à superfície interna do elemento tubular, o expansor é convenientemente munido de uma ou mais sapatas de ancoragem radialmente expansíveis previstas para compelir a luva contra a superfície interna do elemento tubular. Por exemplo, cada sapata pode incluir um êmbolo radialmente deslocável em um cilindro formado no expansor, com isto os êmbolos são ativados para se deslocarem radialmente para o exterior quando a seção de nariz do expansor penetra na luva, tal como por ativação hidráulica ou por força de mola. Uma vez que o expansor esteja posicionado na luva, as forças friccionais entre a luva e o elemento tubular podem ser suficientes para prevenir o deslocamento axial da luva, e as sapatas podem então ser desativadas.Alternatively, in order to temporarily anchor the sleeve to the inner surface of the tubular member, the expander is conveniently provided with one or more radially expandable anchor shoes provided to compel the sleeve against the inner surface of the tubular member. For example, each shoe may include a radially displaceable piston in a cylinder formed in the expander, whereby the pistons are activated to move radially outwardly as the nose section of the expander penetrates the sleeve, such as by hydraulic or force activation. spring Once the expander is positioned on the sleeve, the frictional forces between the sleeve and the tubular member may be sufficient to prevent axial displacement of the sleeve, and the shoes may then be deactivated.
Outrossim, para reduzir a fricção entre a luva e o expansor, um lubrificante é convenientemente aplicado à superfície interna da luva e/ou à superfície externa do expansor. Um lubrificante preferencial é o sabão. A superfície externa do expansor e/ou a superfície interna da luva de preferência é munida de ranhuras se estendendo, por exemplo, na direção longitudinal, para conter o lubrificante.Also, to reduce friction between the sleeve and the expander, a lubricant is conveniently applied to the inner surface of the sleeve and / or the outer surface of the expander. A preferred lubricant is soap. The outer surface of the expander and / or the inner surface of the sleeve is preferably provided with grooves extending, for example, in the longitudinal direction to contain the lubricant.
O processo da invenção precedentemente descrito encontra muitas aplicações inclusive, por exemplo, criar uma parte extrema de diâmetro ampliado ("campânula") de uma seção de tubagem em um poço de um único diâmetro, criando uma tubagem/parte de revestimento de diâmetro ampliado em uma seção de um poço onde perdas de fluido ocorrem durante a perfuração, criando uma ferramenta de acabamento para recuperar um membro tubular de um furo de sondagem, criando uma conexão tubular pela qual a parte expandida do elemento tubular é pressionada contra a superfície interna de outro elemento tubular, criando um perfil em um elemento tubular, ou criando um suporte de coluna perdida. Também o processo da invenção pode ser usado para aplicações de reparos em oleodutos.The process of the invention described above encounters many applications including, for example, creating an extreme diameter extended portion ("bell") of a pipe section in a single diameter well, creating a pipe / coating portion larger in diameter. a section of a well where fluid losses occur during drilling, creating a finishing tool to retrieve a tubular member from a borehole, creating a tubular connection whereby the expanded part of the tubular element is pressed against the inner surface of another tubular element by creating a profile on a tubular element, or by creating a lost column support. Also the process of the invention can be used for pipeline repair applications.
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