BRPI0816721B1 - Ferramenta de indicação multifuncional - Google Patents

Description

(54) Título: FERRAMENTA DE INDICAÇÃO MULTIFUNCIONAL (51) Int.CI.: E21B 43/04; E21B 34/14 (30) Prioridade Unionista: 11/09/2007 US 11/853,288 (73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED (72) Inventor(es): THOMAS GARY CORBETT

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FERRAMENTA DE INDICAÇÃO MULTIFUNCIONAL.

Campo da Invenção

A presente invençãoé referente a ferramentas cruzadas utilizadas em conjunto com empacotadores e telas de isolamento para realizar uma variedade de operações de finalização tal como empacotamento de cascalho e empacotamento de frac.

Fundamentos da Invenção

As ferramentas cruzadas são utilizadas em conjunto com empacotadores de isolamento para permitir o empacotamento de cascalho e o empacotamento de frac (fratura hidráulica em conjunto com empacotamento de cascalho). Alguns desenhos são criados já em posição para permitir que os fluidos bombeados através do cordão cruzem para dentro de um espaço anular localizado fora do conjunto de tela e para coletar o fluido que retorna através de um tubo de lavagem dentro das telas. O retorno volta através de um percurso discreto no cruzamento e sai para dentro do espaço anular acima do empacotador.

Outro tipo de cruzamento é alterado entre as posições de aperto e circulação pela movimentação do mesmo com relação aos orifícios de vedação no corpo do empacotador. Esses desenhos ilustrados nas figuras 1 e 2 envolvem a colocação da ferramenta dentro de uma posição suportada em locais espaçados axialmente discretos utilizando os subs de indicação espaçados e os desenhos de coleta complexos conhecidos na indústria como coleta SMART®. A figura 1 ilustra esse tipo de desenho. Um empacotador 10 possui um orifício de vedação 11, elementos de deslizamento 12 e um elemento de vedação 14. Possui um orifício de vedação 18 em um conjunto de extensão abaixo do mesmo. Também caracteriza um sub de indicação único espaçado 20 e um sub de indicação duplo 22. NO fundo encontram-se seções de tela representadas esquematicamente como 24. O conjunto de ferramenta cruzada 26 é conectado na extremidade superior 28 a um cordão que pode ser manipulado a partir da superfície. A passagem 30 é aberta nas portas 31 e 32 para distribuição do fluido de fratura para o espaço anular abaixo do empacotador 10 enquanto a passagem de retorno 34 é fechada na saída 36 em virtude das vedações 35 e 37 vedando o orifício do empacotador 11. A conexão rosqueada inicial 38 para entrada pode ser desfeita quando o conjunto é adequadamente colocado em passo e depois que o empacotador 10 é configurado. Abaixo da ferramenta cruzada 26 encontrase uma ferramenta de mudança 40 para fechar seletivamente a manga 41 a fim de isolar a porta 32 quando o conjunto cruzado 26 é recuperado do poço. A coleta SMART® 42 se encontra abaixo da ferramenta de mudança 40 e abaixo dessa ferramenta encontra-se uma coleta de indicação 44 que entra em jogo durante a posição de evacuação quando a coleta 44 se depara com o fundo do sub de indicação 22 e as portas 16 sobem acima do orifício de vedação 18. Um mecanismo de encaixe em forma de J (não ilustrado) opera depois que a conexão rosqueada 38 é desfeita. O mesmo pode suportar a coleta SMART® 42 de forma que possa limpar o sub de indicação 22 e ser colocado em cima para definir a posição de circulação ilustrada na figura 2. Nessa posição a porta 36 é aberta, a coleta SMART® 42 está em cima do sub de indicação 22 e as portas 16 ainda no orifício de vedação 18. Alguns desses componentes e como os mesmos operam pode ser observado em USP 6.464.006 da figura 3.

Existem muitas vedações externas no desenho das figuras 1 e 2 e podem tender a aderir. Outro problema com esse desenho especialmente em poços muito profundos é que é difícil se saber se a força de coleta aplicada à superfície foi traduzida em uma força de coleta suficiente no cruzamento 26 para erguer a coleta SMART® 42 alto o suficiente de forma que quando o peso é abaixado novamente o mesmo aterrissará na posição da figura 2. Frequentemente, a posição de ferramenta precisa ser confirmada com um esforço para circular ou reverter a circulação para se garantir que a ferramenta tenha obtido a posição de circulação. A utilização de subs de indicação espaçados para definir as várias posições torna um conjunto mais longo o que adiciona custo e reduz a capacidade de manobra do conjunto em poços altamente desviados.

Ao invés de assentar para suporte abaixo do empacotador 10 a presente invenção apoia o conjunto de ferramenta acima. Não se baseia na elevação de vedações para dentro ou para fora do contato com o corpo do empacotador para obtenção da posição de circulação. Ao invés disso, com o cruzamento suportado acima do empacotador, um conjunto de encaixe em forma de J move partes relativamente dentro da ferramenta cruzada propriamente dita para abrir ou fechar o percurso de retorno para definir as posições de circulação e aperto, respectivamente. O conjunto é mais curto e partes mais caras utilizadas para suportar a ferramenta no empacotador são eliminadas. A ferramenta pode mover de forma confiável para trás e para frente entre as posições de aperto e circulação com um movimento de coleta curto e assentamento simples. A utilização do peso assentado em cima do empacotador diretamente reage às altas forças de pressão geradas quando da realização do aperto mais do que seria obtido nos desenhos das figuras 1 e 2. Esses e outros aspectos da presente invenção se tornarão aparentes aos versados na técnica a partir de uma revisão da descrição da modalidade preferida e os desenhos associados que aparecem abaixo enquanto reconhece que o escopo total da invenção deve ser determinado pelas reivindicações em anexo.

Sumário da Invenção

Um conjunto de ferramenta cruzada é criado com um empacotador e depois que o empacotador é configurado o mesmo é liberado do empacotador para realização de movimento independente. O conjunto é recolhido para permitir que grampos carregados por mola saiam de forma que mediante o assentamento do peso o conjunto cruzado tenha um conjunto externo que é suportado no mandril do empacotador. O mandril cruzado pode então ser assentado e recolhido para operar um mecanismo de encaixe em forma de J no cruzamento. O movimento relativo induzido pelo encaixe em J com o conjunto externo do cruzamento suportado pelos grampos permite que um percurso de retorno dentro do cruzamento seja aberto ou fechado independentemente de qualquer contato com o mandril do empacotador.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em corte de um cruzamento da técnica anterior que é suportado dentro do mandril de empacotador e ilustrado na posição de aperto;

a figura 2 é a vista da figura 1 ilustrando a ferramenta da técnica anterior na posição de circulação;

a figura 3 é uma vista em corte da ferramenta da presente invenção ilustrada na posição de entrada;

a figura 4 é uma vista da figura 3 com a ferramenta em uma posição intermediária antes dos grampos serem assentados em cima do mandril de empacotador;

a figura 5 é uma vista da figura 4 na posição de circulação com os grampos assentados em cima do mandril do empacotador; e a figura 6 é uma vista da figura 5 depois do encaixe em J realizar um ciclo para dentro da posição de aperto com os grampos se apoiando em cima do mandril de empacotador.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

A figura 3 ilustra um corpo do empacotador que compreende um sub superior 100 conectado a um corpo de múltiplos componentes 102 que é, por sua vez, conectado a um sub inferior 104. Os elementos de deslizamento e o elemento de vedação para o empacotador são omitidos. A ferramenta cruzada 106 possui um mandril 108 que começa no sub superior 110 que é conectado ao acoplamento 112. A seguir encontra-se o corpo superior 114 conectado ao corpo inferior 116 seguido pelo conector 118 e o sub inferior 120. A seta 122 representa o fluxo que pode vir da superfície e passar através da passagem 124 e ir para dentro do espaço anular abaixo do sub inferior do empacotador 104. Os versados na técnica apreciarão que a saída anular para o exterior de um conjunto de tela é deixado de fora dos desenhos. O que é ilustrado é o percurso de retorno 126 que é diferente do percurso 124. Na posição de entrada da figura 3 o percurso 126 é fechado pelas vedações 128 e 130 que se apoiam sobre portas 132 que são alinhadas com a passagem 126.

O conjunto externo 134 compreende a manga 136 que é orien5 tada por mola 138 para fora do acoplamento 112. A manga 136 é conectada a um acoplamento 139 que é conectado ao retentor de grampo 140. A manga 142 se estende a partir do retentor do grampo 140. O anel de vedação 144 é disposto entre a manga 142 e o sub inferior 120 e possui vedações 130 e 146 no mesmo. É aprisionado ao acoplamento 118 em virtude da conexão do sub 120 ao acoplamento 118. O sub 120 também possui uma vedação externa 148, que, por sua vez, na posição da figura 1 se encontra abaixo do sub inferior do empacotador 104. O sub superior 110 possui um ombro 150 que é suportado pelo sub superior 100 do mandril do empacotador para entrada. Uma trava adicional entre o sub superior cruzado 110 e o sub superior de mandril 100 pode ser fornecida na forma de uma rosca, pino de cisalhamento ou outra conexão que pode ser rompida ou desfeita pela pressão aplicada ou rotação relativa, por exemplo.

Para operar a ferramenta cruzada com relação ao corpo do empacotador, os dois conjuntos precisam primeiro ser liberados para realizar o movimento longitudinal relativo depois que o empacotador foi assentado de uma forma conhecida tal como pela queda de uma esfera em um assento e pressurização. Uma vez liberado para o movimento longitudinal relativo, o sub superior 110 da ferramenta cruzada é coletado como ilustrado na figura 4 e para longe do sub superior 100 do corpo do empacotador que agora está estacionário visto que o empacotador foi configurado. Depois de elevação adicional, os grampos 152 podem ser orientados radialmente para fora por molas 154 até que o movimento externo dos grampos 152 seja interrompido pela virola 156 no retentor de grampo 140. Na figura 4, o peso não foi assentado ainda de forma que os grampos 152 ainda estejam acima do ombro 158. Nesse momento a vedação 148 é movida para cima para dentro do corpo do empacotador 102. As vedações 128 e 130 ainda bloqueiam a passagem 126. O suporte 160 no sub superior cruzado 110 está agora também fora do sub superior do corpo do empacotador 100.

A figura 5 ilustra os grampos 152 aterrissados no sub superior do empacotador 100 para agora reter o conjunto externo 134 em posição enquanto o conjunto de mandril 108 pode ser movido para baixo. O conjunto de mandril 108 é conectado ao conjunto externo 134 por um pino 162 que se estende a partir do conjunto de mandril 108 para dentro de uma manga de encaixe em forma de j 164 montada no conjunto externo 134. Nessa posição as portas 132 estão agora alinhadas com um espaço 168 na extremidade inferior 166 da manga 142 com as vedações 128 e 130 sobre o espaço 168. A ferramenta cruzada está agora na posição de circulação visto que o percurso de retorno 126 é vedado no corpo do empacotador depois das portas 132 pela vedação 148 que deixa uma passagem de saída 170 para fora do sub superior do corpo do empacotador 100 dando a volta nos grampos suportados 152. Nessa posição a circulação pode ocorrer para depositar o cascalho que desce como ilustrado pela seta 122 e para retornar através das telas (não ilustradas) de volta através da passagem 126 e saindo para dentro do volume anular acima do empacotador através da passagem 170.

A figura 6 representa uma coleta adicional e assentamento do conjunto de mandril 108 de forma que termine em uma posição diferente devido ao conjunto de encaixe em forma de J 162 e 164. Agora as portas 132 estão isoladas entre as vedações 128 e 130 impedindo que o fluido na passagem 126 entre na passagem de saída 170. A ferramenta está agora na posição de aperto como estava durante a entrada ilustrada na figura 3.

Os versados na técnica apreciarão que a presente invenção encontra suporte acima do empacotador e que o desenho eliminou vários subs de indicação espaçados e uma coleta SMART® que interage com os mesmos. O comprimento geral da ferramenta pode ser mais curto do que o dos desenhos anteriores e inúmeras vedações e poucos orifícios de vedação podem ser eliminados. O mecanismo de encaixe em forma de J posiciona adequadamente a ferramenta com maior precisão visto que os pontos de aterrissagem dentro do empacotador não são mais necessários. Com o empacotador assentado, o carregamento do mesmo a partir do topo em oposição a dentro de seu mandril e abaixo de seu elemento de vedação assentado também ajuda a manter o empacotador assentado no lugar contra a pressão de formação. Adicionalmente, a válvula que controla a abertura da passagem de retorno 126 é um componente do conjunto de mandril 108 e não interage com as superfícies internas do conjunto de mandril 108 para abrir e fechar, como com b desenho da técnica anterior. Enquanto a ferramenta é preferivelmente suportada fora do topo de um mandril do empacotador, a mesma pode ser suportada a partir de perto do topo tal como a partir de um recesso disposto perto ou se estendendo a partir do topo do mandril do empacotador.

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

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Ferramenta de múltiplas posições para direcionar seletivamente o fluxo através de um mandril de empacotador em direções opostas, compreendendo:

   5 um empacotador possuindo um mandril de empacotador e um elemento de vedação, sendo o mandril suportado num local subterrâneo quando o elemento está na posição de ajuste, caracterizada por;

   um corpo (108-120) de ferramenta cruzada (106) compreendendo componentes (126, 128, 130) relativamente móveis e adaptado para suporte

   10 seletivo (100, 152) a partir de um local adjacente ao topo do mandril de empacotador (100) já independentemente suportado, o corpo (108-120) de ferramenta cruzada (106) enquanto suportado (152) enquanto suportado a partir de um local adjacente ao topo do mandril de empacotador (100) é operável para induzir o movimento relativo que abre e fecha uma passagem

   15 no corpo (108-120) de ferramenta cruzada (106).
2. 2. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o suporte seletivo (100, 152) é a partir do topo do mandril de empacotador (100).
3. 3. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1 ou 2, 20 caracterizada pelo fato de que o corpo (108-120) compreende um mandril interno com uma primeira passagem de fluxo (124) e um conjunto de manga externa (134) relativamente móvel em relação ao mandril interno e compreendendo uma segunda passagem (126) que é seletivamente fechada.
4. 4. Ferramenta de acordo com a reivindicação 3, caracterizada 25 pelo fato de que o conjunto de manga externa (134) compreende ainda um suporte móvel (152) que se estende quando o conjunto de manga externa (134) é retraído do mandril de empacotamento.
5. 5. Ferramenta de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o conjunto de manga exterior (134) é retido ao mandril

   30 interno com um mecanismo de ranhura em J (162, 164).
6. 6. Ferramenta de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o conjunto de manga externa (134) define um espaço anular

   Petição 870180032345, de 20/04/2018, pág. 6/11 (168) entre si e o mandril de embalagem; a segunda passagem (126) em comunicação seletiva com o espaço anular (168) dependendo da posição relativa do mandril interior e do conjunto de manga exterior (134).
7. 7. Ferramenta de acordo com a reivindicação 6, caracterizada 5 pelo fato de que um par de vedações (128, 130) separa a segunda passagem (126) e fecha quando eles entram em contato com o conjunto de manga externa (134) quando o conjunto de manga externa (134) cobre a segunda passagem (126).
8. 8. Ferramenta de acordo com a reivindicação 7, caracterizada 10 pelo fato de que o conjunto de ranhura em J (162, 164) reposiciona o conjunto de manga externa (134) de modo que pelo menos uma vedação (128) não está mais em contato com ele para permitir a comunicação fluida ao espaço anular (168) dentro do mandril de empacotamento.
9. 9. Ferramenta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada 15 pelo fato de que o suporte móvel compreende pelo menos um grampo (152) orientado (154).
10. 10. Ferramenta de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o mandril interno é seletivamente retido ao mandril de empacotamento para execução enquanto o grampo (152) é mantido contra a

    20 orientação (154) dentro do mandril de empacotamento (100).
11. 11. Ferramenta de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o mandril interno é liberado do mandril de empacotador e o grampo (152) é orientado (154) radialmente para fora após a retração do mandril de empacotamento, após onde com o assentamento do peso o

    25 grampo aterrissa no mandril do empacotador (100).
12. 12. Ferramenta de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o grampo (152) pousa em cima do mandril de empacotamento (100).
13. 13. Ferramenta de acordo com a reivindicação 12, caracterizada 30 pelo fato de que o grampo (152) é orientado por pelo menos uma mola (154).

    Petição 870180032345, de 20/04/2018, pág. 7/11

    1/3 (Técnica Anterior)