BRPI0815047B1

BRPI0815047B1 - Método para criar rebaixo em coluna tubular

Info

Publication number: BRPI0815047B1
Application number: BRPI0815047-8A
Authority: BR
Inventors: C.Smith Robert; E. Farquhar Graham
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2018-06-12
Also published as: GB201002585D0; GB2466885A; GB2466885B; WO2009017939A1; CN101802345B; RU2010107387A; RU2468190C2; DE112008002080T5; US7607486B2; CN101802345A; NO20100204L; BRPI0815047A2; MY153777A; US20090032266A1

Description

(54) Título: MÉTODO PARA CRIAR REBAIXO EM COLUNA TUBULAR (51) Int.CI.: E21B 43/10 (30) Prioridade Unionista: 30/07/2007 US 11/830,330 (73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED (72) Inventor(es): ROBERT C.SMITH; GRAHAM E. FARQUHAR

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO

PARA CRIAR REBAIXO EM COLUNA TUBULAR.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um fundo de poço em expansão 5 tubular e, mais particularmente a expansão de dois estágios para criar um rebaixo, então uma coluna pode ser expandida em uma outra para criar um monobore (furo único) e ainda mais particularmente fazê-lo em uma manobra em direção a um fundo do furo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As completações em furo único resultam em de um diâmetro comum do poço, a partir da superfície, utilizando técnicas de expansão. Normalmente, uma coluna tem um rebaixo na sua extremidade inferior representando uma zona de diâmetro alargado na sua extremidade mais baixa. Quando esta coluna é segurada na posição, uma outra coluna é inserida através dela e a extremidade superior da segunda coluna é colocada em alinhamento com o rebaixo na extremidade inferior da primeira coluna. Um dispositivo de expansão é então aplicado à segunda coluna para fazer seu diâmetro interno aproximadamente igual ao diâmetro interno da coluna superior. As duas colunas são fixadas, uma à outra, no rebaixo da coluna superi20 or. Por causa do rebaixo, a expansão da coluna inferior não resulta em redução de dimensão interna nas colunas totais montadas.

Uma maneira de fazer isso é montar um rebaixo na extremidade mais baixa da coluna superior e expandir a coluna superior para o rebaixo e, em seguida colocar a coluna inferior em posição adjacente ao rebaixo da coluna superior e expandir a coluna inferior. Uma outra maneira é formar o fundo do furo em rebaixo. Uma dessas técnicas está descrita na edição de julho de 2005 do artigo de World Oil por Fischer e Snyder, uma técnica de formar um sino no fundo e então continuar a expansão do revestimento para a superfície. Esta técnica de baixo para cima coloca o elemento tubular que está sendo expandido em compressão e riscos de empenamento durante a expansão. O que é necessário, e não fornecido por esta técnica, é uma maneira de expandir de cima para baixo com a coluna em tensão e uma técnica

Petição 870180019044, de 09/03/2018, pág. 6/14 simples de transição entre as encalcadeiras depois do elemento tubular ser expandido, de modo que o rebaixo pode então ser produzido. Isto é mais um desafio técnico para ser feito do que uma expansão de baixo para cima porque, em uma expansão de cima para baixo, tem que haver uma transição da encalcadeira para um tamanho maior dentro de um elemento tubular expandido para formar o rebaixo ainda maior. Uma técnica de inabilitar a encalcadeira maior até o rebaixo necessitar de formação é também incorporada à invenção. São fornecidos também recursos para a liberação de emergência no caso do conjunto de expansão não poder avançar completamente e necessitar ser puxado para fora do buraco até a superfície. Estas e outras vantagens da presente invenção tornar-se-ão mais aparentes para aqueles versados na técnica a partir de uma revisão da descrição da modalidade preferida e dos desenhos associados embora reconhecendo que as reivindicações definem o escopo total da invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Uma expansão de cima para baixo de uma manobra para formar um rebaixo de extremidade inferior em um elemento tubular é descrita usando duas encalcadeiras de dimensões diferentes. A encalcadeira menor é descida através do buraco com uma encalcadeira maior atrás dela em uma posição contraída travada. Quando a profundidade apropriada é alcançada a encalcadeira principal bate em um ressalto integral ou liberável para. Uma força de recolhimento com orelhas engatadas em uma ranhura libera o travamento na encalcadeira maior em cujo ponto uma pressão aplicada ajusta uma âncora, estende a encalcadeira maior para capturar a expansão para o rebaixo na extremidade mais baixa do elemento tubular. Uma liberação de emergência é fornecida para retirar do furo se a encalcadeira não pode completar a tarefa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIGURA 1 é uma vista em corte mostrando o comando na posição intransponível;

a FIGURA 2 é a vista da FIGURA 1 mostrando as orelhas paradas contra um rebaixo de ressalto;

a FIGURA 3 é a vista da FIGURA 2 com os parafusos de cisalhamento cisalhados para permitir o movimento relativo entre mandris;

a FIGURA 4 é a vista da FIGURA 3 com a encalcadeira principal fundamentada no intransponível e a encalcadeira posterior liberada para se tornar maior na aplicação de pressão na coluna;

a FIGURA 5 é a vista da FIGURA 4 com a encalcadeira posterior acionada para formar o rebaixo;

a FIGURA 6 é a vista da FIGURA 5 na posição de liberação de emergência onde a encalcadeira posterior travou;

a FIGURA 7 é uma vista em perspectiva da trava para a encalcadeira posterior no funcionamento em posição conforme a expansão ocorre com a encalcadeira principal;

a FIGURA 8 é a vista da FIGURA 7 com a trava liberada de modo que a encalcadeira posterior pode ir para sua dimensão completa em aplicação de pressão que adicionalmente golpeia o fundo de poço;

a FIGURA 9 é uma vista detalhada em corte de um intransponível liberável travado em posição e antes de ser engatado pelo conjunto de encalcadeira;

a FIGURA 10 é a vista da FIGURA 9 com o intransponível liberável engatado pelo conjunto de encalcadeira;

a FIGURA 11 é a vista da FIGURA 10 com o intransponível liberável engatado de baixo e exatamente antes da sua release;

a FIGURA 12 é a vista da FIGURA 11 com o intransponível liberável completamente liberado;

a FIGURA 13 é uma vista em perspectiva de alguns dos componentes do intransponível liberável mostrando as posições do anel em c quando o intransponível está travado nele; e a FIGURA 14 é a vista da FIGURA 13 mostrando os anéis em c travados para liberação do intransponível liberável.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

A FIGURA 1 ilustra as posições de componente para a expansão inicial de cima para baixo de um elemento tubular 10. Os elementos tu4 bulares 10 de preferência, têm um rebaixo 12 abaixo de um restritor 14. O objetivo do restritor 14 é dar um sinal precoce na superfície de que o cone principal fixo 16 se aproxima do restritor 14. A FIGURA 1 mostra um mandril 18 que suporta uma série de orelhas 20 que são móveis contra a tendência da mola 22. Quando as orelhas 20 a caminho do fundo do furo engatam o restritor 14, o mandril continua se movendo para comprimir a mola 22 e a ranhura presentes 24 oposta às orelhas 20 para lhes permitir radialmente retrair e limpar o restritor 14, no tempo em que a mola 22 empurra as orelhas 20 para fora da ranhura 24 para que elas outra vez se estendam radialmente para fora e para longe o suficiente para serem capturadas em rebaixo 12, como mostrado na FIGURA 2, quando o conjunto A é capturado novamente.

Os componentes do conjunto A serão agora descritos. Com referência à FIGURA 2, o cone principal 16 é preferivelmente fixo. Uma encalcadeira de diâmetro variável 26 tem segmentos alternados 28 e somente um é visto na vista em seção porque os segmentos estão todos no alinhamento. Cada um dos segmentos 28 tem um retentor inferior 30 que é engatado ao cone fixo 16. Cada um dos outros segmentos encaixados que não podem ser vistos na vista em secção tem retentores superiores 32 que são coletivamente empurrados para baixo pelo anel 34 quando uma âncora e um golpeador associados (ambos não mostrados) avançam o mandril 18 para o fundo do furo. Isso ocorre através da obtenção da âncora para agarrar conforme a pressão estende o percurso para avançar um conjunto de encalcadeira. Conforme os retentores 30 e 32 são reunidos por uma força do fundo do poço, os segmentos entram em encalcadeira de diâmetro variável 26 e fazem uma superfície circunferencial de expansão contínua 36 para expandir o elemento tubular 10.

O furo para cima da encalcadeira principal de diâmetro variável 26 é uma encalcadeira maior 38 de um projeto similar e mostrado na sua dimensão de diâmetro estendido ou menor. Na posição mostrada na FIGURA 2, os segmentos alternados 40 e 42 são mostrados com seus picos 44 e 46 em ressalto. Os segmentos 40 têm retentores 48 segurados ao anel 50. Os segmentos 42 têm retentores 52 segurados ao anel 34. Os segmentos 40 podem ser alinhados com os segmentos 42 a menos que o movimento esteja bloqueado, como será explicado a seguir. Para expansão inicial do elemento tubular 10, o cone fixo entra primeiro e a força do golpeador suportado por uma âncora (ambos não mostrados) é suficiente para fazer a encalcadeira principal 26 adquire seus segmentos 28 e seus segmentos alternados que não são mostrados em alinhamento de modo que a dimensão máxima da encalcadeira 26 representa o grau da expansão inicial de elemento tubular 10.

Durante essa expansão inicial do elemento tubular 10 os segmentos 40 e 42 estão travados na posição da FIGURA 2. O anel em C 58 é uma trava de pino de pistão. Durante a expansão inicial o anel 34 é impedido de se mover porque o anel de trava de corpo 58 transfere a carga da manga 56 (anexada a 34) diretamente para manga 52, por conseguinte, desviando da encalcadeira maior.

A manga 56 carrega o anel em C 58 que é mantido radialmente expandido até que ele ter se movido em alinhamento com a ranhura 60 no mandril 18 em cujo ponto ele trava o movimento relativo que criou este alinhamento, como será posteriormente discutido. Um anel de travamento 62 na posição de componente da FIGURA 2, trava a manga 56 à manga 52 conforme a encalcadeira 26 é avançada para expandir o elemento tubular 10 inicialmente. O mandril 18 tem um projeto de movimento perdido que é mais bem ilustrado nas FIGS. 7 e 8. O anel de travamento 62 inicialmente prende a manga 56 à manga 52. Embora as FIGS. 7 e 8 sejam esquemáticas, aqueles versados na técnica apreciarão que as orelhas 20 mostradas na FIGURA 2 podem ser projetadas para se estenderem através das janelas 68 para engatarem o ressalto 70 mostrado na FIGURA 2. Esse engate impede o componente 66 de mover o furo para cima enquanto o componente 64 é puxado para cima. O componente 64, que é a mesma parte que a manga 52 se move com a manga 56 mostrada na FIGURA 2, enquanto o componente 66 é parte do mandril 18 que é mantido pelo ressalto 70. O componente 64 tem traçados 72 que engatam o anel de trava 62 no seu lado de baixo deixando uma fenda 74 relativamente pequena no anel de trava 62. Os traçados 72 são segmentados e são dispostos em dedos 76, três dos quais são mostrados na FIGURA 7. Os dedos 76 se estendem do segmento 64 e se movem com ele. Os dedos 78 alternam-se com os dedos 76 e se estendem a partir do segmento 66, que não se move devido às orelhas 20 engatadas à superfície 70, como mostrado na FIGURA 2. Os dedos 78 têm um rebaixo 80 que está em alinhamento inicial com traçados 72. Adjacente ao rebaixo 80 está uma seção alta 82 que mediante movimento relativo entre os segmentos 64 e 66 viaja sob o anel 62 para levantar os traçados 72, como mostrado na FIGURA 8. Uma vez que esta posição é atingida, é possível reverter o movimento sem impedimento do anel 62 para permitir aos segmentos 40 e 42 irem para o alinhamento de modo que a expansão contínua de elemento tubular 10 possa adicionar o rebaixo 84 (vide FIGURA 5) ao elemento tubular 10 já expandido.

A sequência operacional pode agora ser mais bem entendida com um olhar sequencial nas FIGS. 1-5. Na FIGURA 1 as orelhas 20 saltaram além do restritor 14 para sinalizar na superfície que as orelhas estão em rebaixo 12 e que muito em breve o cone fixo 16 irá se apoiar no restritor 14. Nesse ponto uma expansão adicional com a encalcadeira 26 é pausada e o conjunto é captado para a posição da FIGURA 2 com orelhas 20 para cima contra o ressalto 70. Nesse ponto uma tração para cima da superfície move o furo para cima da manga 56 com relação à porção de mandril 18 presa pelas orelhas 20. O resultado é que o pino de cisalhamento 54 rompe e o anel em c 58 se alinha com a ranhura 60 e encaixa nela impedindo um movimento relativo adicional que ocorreu justo em qualquer direção. Esta posição é mostrada na FIGURA 3, que também mostra que a mola 22 se estendeu. Este mesmo movimento não travado pelo anel em c 58 também resultou em conduzir altas seções 82 sob o anel de trava 62, como mostrado na FIGURA 8 de modo que o anel de travamento 62 não mais engata os traçados 72 abaixo dele. Isso também é mostrado na FIGURA 3. A FIGURA 4 mostra o peso estabelecido outra vez até o cone 16 se posicionar no restritor

14. A forma deste ponto quando a âncora e golpeador (ambos não mostrados) são ativados com movimento relativo é agora possível entre os anéis 50 e 34 de modo a colocar os segmentos 40 e 42 em alinhamento para expandir o elemento tubular 10 para uma dimensão maior do que com a encalcadeira 26, como mostrado na FIGURA 5. Porque as altas seções 82 separam o anel de trava 62 dos traçados 72, a encalcadeira 38 pode agora ser ativada para uma dimensão maior em que uma expansão adicional com a encalcadeira 38 pode fazer o rebaixo 84. Depois de sair do fundo do elemento tubular 20 a pressão que ajustou a âncora e operou o golpeador é removida e uma força de recolhimento permite que a encalcadeira 38 e 26 estenda e radialmente trave de modo que o conjunto A possa ser retirado.

Se uma liberação de emergência é necessária quando as orelhas 20 ainda estão em uma posição para pender em rebaixo 12 uma força de recolhimento é aplicada para cisalhar o anel de cisalhamento 86 que por sua vez permite que a mola 22 empurre para baixo as orelhas 20 na ranhura 88 e uma vez lá elas podem limpar o restritor 14 para permitir que o conjunto A seja puxado para fora do furo.

Enquanto as FIGS. 1-8 mostraram um restritor fixo 14 um projeto removível é ilustrado nas FIGS. 9-14. O restritor 14’ tem uma ranhura 100 em que está um anel dividido localizador 102 mostrado tendo um par de projeções circunferenciais que podem saltar dentro de um padrão de correspondência de depressões 104 no elemento tubular 10’. O anel 102 localiza o restritor 14’ enquanto o local é travado com o anel de trava dividido 106 tendo traçados 107 que engatam os traçados 108 em elemento tubular 10’ quando as cristas 110 engatam as cristas 112. A FIGURA 9 mostra orelhas 20’ abordando a superfície de batente 114. A FIGURA 10 mostra orelhas 20’, tendo saltado além da superfície 114, e o afunilamento 116 posicionados nesta superfície. O afunilamento 116 nesta modalidade está levemente em avanço do cone fixo 16 mostrado nas FIGS. 1-8. A FIG 11 mostra a superfície cônica 120 de orelhas 20’ engatando a superfície cônica 118 na extremidade mais baixa do restritor removível 14’. Qualquer adicional movimento do furo para cima de orelhas 20’ da posição da FIGURA 11 resultará na posição da FIGURA 12 onde as cristas 110 e 112 entram em desalinhamento como mostrado na FIGURA 12 em vez do alinhamento mostrado na FIGURA 11.

Em essência a crista 110 cai na ranhura 122 e o restritor 14’ é capturado no ressalto 120 para remoção do elemento tubular 10’ como mostrado na FIGURA 12. As FIGS. 13 e 14 mostram o movimento relativo dentro restritor 14’ que o trava ao elemento tubular 10’ na FIGURA 13 e libera-o na FIGURA

14, bem como a conformação preferida do anel em c dos anéis 104 e 106.

A descrição acima é ilustrativa da modalidade preferida e muitas modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar da invenção cujo escopo é para ser determinado a partir do escopo literal e equivalente das reivindicações abaixo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para criar um rebaixo integralmente localizado na extremidade mais baixa de uma coluna tubular (10) que possui um diâmetro interno arredondado inicial para aceitar outra coluna a ser expandida no re5 baixo, caracterizado por compreender:

inserir um conjunto de expansão na coluna (10);

usar uma encalcadeira principal (16) para expandir o diâmetro interno arredondado inicial da coluna à medida que o conjunto avança na coluna (10);

10 liberar uma encalcadeira posterior (38) após a dita expansão com a dita encalcadeira principal (16); e continuar a expansão da coluna (10) para um tamanho maior do que a encalcadeira principal (16) com a encalcadeira seguinte que se move na mesma direção que a encalcadeira principal (16) para dar forma ao rebai15 xo adjacente à extremidade mais baixa da coluna (10).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:

travar (54) a encalcadeira posterior (38) em uma dimensão menor do que a da encalcadeira principal (16) à medida que a encalcadeira

20 principal (16) expande substancialmente a coluna tubular (10).
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende:

destravar (54) a encalcadeira posterior (38) para mudar em tamanho após expansão substancial da coluna tubular (10).

25
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende:

seletivamente acoplar (20, 70) o conjunto à coluna tubular (10) para executar o destravamento.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo

30 fato de que compreende:

aplicar uma força ao dito conjunto quando acoplado à coluna tubular (10).

Petição 870180019044, de 09/03/2018, pág. 7/14
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende:

travar (54) a encalcadeira posterior (38) a um mandril (18); reduzir (54) o travamento da encalcadeira posterior (38) ao mandril a partir da

5 força aplicada.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende:

desabilitar um membro de travamento por mudança da dimensão radial deste (110, 112, 122).

10
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende:

movimentar uma rampa (116) de encontro ao membro de travamento para mudar radialmente sua dimensão.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo

15 fato de que compreende:

usar um anel de divisão (20') como o membro de travamento.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer serrilhas (107) em pelo menos uma de uma face interna

20 e externa do anel de divisão;

remover o contato das serrilhas movimentando a rampa (116) dentro do anel de divisão.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende:

25 aplicar força a encalcadeira posterior (38) após o destravamento para aumentar sua dimensão para maior do que a encalcadeira principal (16).
12. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende:

30 usar uma limitação na coluna tubular (10) para fornecer um sinal de superfície à superfície que a encalcadeira principal (16) é perto da parcela da coluna tubular (10) onde o conjunto pode ser acoplado.

Petição 870180019044, de 09/03/2018, pág. 8/14
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende:

tornar a limitação removível.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado 5 pelo fato de que compreende:

fornecer um rebaixo de engaste (12) na coluna (10) para um engaste (20) carregado por mola (22) no conjunto para acoplar seletivamente.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende:

10 romper pelo menos um pino de cisalhamento (54) aplicando uma força ao engaste (20) quando o engaste é retido pela coluna tubular (10).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende:

romper o pino de cisalhamento (54) que destrava a encalcadeira 15 posterior (38) para mudar a dimensão radial para uma dimensão maior que a encalcadeira principal (16).
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer uma encalcadeira de diâmetro fixo frontal adiante da 20 encalcadeira principal (16).
18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende:

reduzir a resistência à expansão pela remoção da restrição.
19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado 25 pelo fato de que compreende:

reduzir a magnitude da expansão do diâmetro interno pela remoção da restrição.

Petição 870180019044, de 09/03/2018, pág. 9/14

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