BRPI1010267A2

BRPI1010267A2 - Aparelho de bombeamento de uma ferramenta dentro do poço

Info

Publication number: BRPI1010267A2
Application number: BRPI1010267-1A
Authority: BR
Inventors: William E. Brennan; Bill Grant; Mark Milkovisch
Original assignee: Prad Research And Development Limited
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2021-03-16
Also published as: MY158703A; EP2411623A4; WO2010111158A2; US8348642B2; EP2411623A2; WO2010111158A3; US20090260798A1

Abstract

aparelho de bombeamento de uma ferramenta dentro do poço. um aparelho de bombeamento de ferramenta dentro do poço compreendendo um corpo e um bloco de válvula ativo. o corpo compreende uma cavidade alojando um pistão alternativo definindo primeiras e segundas câmaras dentro da cavidade. o bloco de válvula ativo compreende uma pluralidade de válvulas ativas, em que a pluralidade de válvulas ativas inclui uma primeira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, a pluralidade de válvulas ativas inclui uma válvula uma segunda válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo e cada uma da pluralidade de válvulas ativas é configurada para ser atuada ativamente entre posições abertas e fechadas.

Description

APARELHO DE BOMBEAMENTO DE UMA FERRAMENTA DENTRO DO POÇO . FUNDAMENTOS DA DIVULGAÇÃO As FIGs. 1 e 2 ilustram uma ferramenta de poço do estado da técnica A que pode ser suspensa de uma sonda 5 por um cabo de aço 6 e abaixada em um furo de poço 7 para fins de avaliar as formações circundantes IL. Detalhes relativos ao aparelho A estão descritos nas Patentes norte americanas US 4.860.581 e 4.936.139, ambas cedidas a Schlumberger, cujos conteúdos totais são por meio deste incorporados para referência. A ferramenta dentro do poço A tem um módulo de potência hidráulica C, um módulo de packer P e um módulo de sonda E. O módulo de potência hidráulica C Ú inclui bomba 16, reservatório 18 e motor 20 para controlar * a operação da bomba 16. A chave de óleo baixo 22 também faz parte do sistema de controle e é utilizada na regulação da operação da bomba 16.

A linha de fluido hidráulico 24 é conectada à descarga da bomba 16 e passa pelo módulo de potência hidráulica C e vai até os módulos adjacentes para uso como - 20 uma fonte de potência hidráulica. Na modalidade mostrada na FIG. 1, a linha de fluido hidráulico 24 se estende através l do módulo de potência hidráulica C até os módulos de sonda E e/ou F, dependendo de qual configuração é usada. O circuito hidráulico é fechado em virtude da linha de retorno de fluido hidráulico 26, que na FIG. 1 se estende do módulo de sonda E de volta para o módulo de potência ' hidráulica C onde ele termina no reservatório 18. . A ferramenta A ainda inclui um módulo de bombeamento M, visto na FIG. 2, que pode ser utilizado para descartar amostras não desejadas em virtude de bombeamento de fluido através da linha de fluxo 54 para o poço, ou pode ser utilizado para bombear fluidos do poço para a linha de fluxo 54 a inflar os packers duplos 28 e 30 (FIG. 1). Além disso, o módulo de bombeamento M pode ser usado para extrair fluido da formação para o poço através do módulo de sonda E ou F e, então, bombear o fluido da formação para o módulo de câmara de amostra S contra um fluido tampão no mesmo. Em outras palavras, o módulo de bombeamento é útil para bombear fluidos para, para fora de e (axialmente) : 15 através da ferramenta dentro do poço A.

Uma unidade de deslocamento (bomba) 92, energizada por fluido hidráulico de uma bomba hidráulica 91, pode ser configurada em várias configurações, por exemplo, para extrair da linha de fluxo 54 e descartar a amostra indesejada através da linha de fluxo 95, ou ela pode ser í configurada para bombear fluido do poço (via linha de fluxo - 95) para à linha de fluxo 54. O módulo de bombeamento M também pode ser configurado quando a linha de fluxo 95 se conecta à linha de fluxo 54, de modo que o fluido pode ser extraído da porção a jusante da linha de fluxo 54 e bombeado a montante ou vice-versa. O módulo de bombeamento

M tem os dispositivos de controle necessários para regular Ú a unidade de deslocamento 92 e alinhar a linha de fluido 54 * com a linha de fluido 95 para realizar o procedimento de bombeamento.

Com referência agora às FIGS. 3A a Be 4A a B, uma modalidade particular do módulo de bombeamento M (Fig. 2) usando quatro válvulas de retenção de lama reversíveis 390 (também denominadas como CMVl a CMV4) para direcionar o fluxo do fluido sendo bombeado é representada.

Estas válvulas reversíveis 390 permitem que o módulo M bombeie para cima ou para baixo (supondo uma seção de poço vertical) ou para dentro ou para fora (dependendo da configuração da ferramenta) e utilizam uma esfera cerâmica carregada por mola 391 que veda alternadamente em uma das ' 15 duas sedes de O-rings 393a, 393b para permitir fluxo de fluido em uma única direção.

As sedes de O-ring são montadas em um pistão-cilindro deslizante 394, também chamado de uma corrediça de válvula de retenção ou simplesmente corrediça de pistão.

Mais particularmente, as FIGS. 3A-B mostram os " respectivos primeiros e segundos cursos da operação de dois - cursos da unidade de deslocamento 392 com o módulo M de bombeamento configurado para modo de “bombeamento para dentro”, quando o fluido é puxado para o módulo M através de uma abertura 346 (por exemplo, uma sonda) para comunicação através de uma linha de fluxo 354. Assim, os solenoides S1, S2 são energizados nas FIGs. 3A-B, de modo a : dirigir pressão de fluido hidráulico para deslocar as 7 corrediças de pistão 394 das válvulas de retenção CMV1 e CMV2 para cima e desviar as corrediças de pistão 394 das válvulas de retenção CMV3 e CMV4 para baixo.

Isto resulta nas molas superiores 395a das válvulas de retenção CMV1 e CMV2 desviando as esferas respectivas 391 contras as sedes de vedação inferiores 393b, e às molas inferiores 395b das válvulas de retenção CMV3 e CMV4 desviando as esferas respectivas 391 contra as sedes de vedação superiores 393a.

Isto permite que fluido escoe para cima através da válvula CMV2 e para baixo através da válvula CMV4 (ambas mostradas ligeiramente abertas) sob movimento do pistão unitário de deslocamento 392p para a esquerda (o primeiro curso), como Í 15 indicado pelas setas direcionais da FIG. 3A,. Da mesma forma, isto permite que fluido escoe para cima através da válvula CMVl e para baixo através da válvula CMV3 (ambas mostradas “ligeiramente abertas) sob o movimento do deslocamento do pistão unitário 392p para a direita (o segundo curso), conforme indicado pelas setas direcionais 7 da FIG. 3B.

Pressão do fluido em escoamento suficiente (por - exemplo, >50 psig) é necessária para superar as respectivas forças de desvio de mola.

O solenoide S3 é fornecido para seletivamente mover o pistão 392p da posição na Figura 3A para à posição na Figura 3B e de volta.

O solenoide S3 também é, de preferência ligado aos solenoides S1 e S2 para sincronizar a temporização entre os mesmos.

As FIGS. 4A-B, por outro lado, mostram OS " respectivos primeiros e segundos cursos da operação de dois cursos da unidade de deslocamento 392 com o módulo M de 5 bombeamento configurado em um modo de “bombeamento para fora”, onde o fluido é descarregado da linha de fluxo 354 através da abertura 346 para dentro do poço.

Assim, os solenoides S1, S2 foram desenergizados nas FIGs. 4A-B, de modo a dirigir a pressão hidráulica para desviar as corrediças de pistão 394 das válvulas de retenção CMV1 e CMV2 para baixo e as corrediças de pistão 394 das válvulas de retenção CMV3 e CMV4 para cima.

Isto resulta nas molas inferiores 395b das válvulas de retenção CMVl e CMV2 desviando as esferas respectivas 391 contra as sedes de , 15 vedação superiores 393a e as molas superiores 395a das válvulas de retenção CMV3 e CMV4 desviando as esferas respectivas 391 contra as sedes de vedação inferiores 393b.

Isto permite que fluido escoe para baixo através da válvula CMV1 e para cima através da válvula CMV3 (ambas mostradas ligeiramente abertas) sob o movimento do pistão unitário de ' deslocamento 392p para a esquerda (o primeiro curso), como . indicado pelas setas direcionais da FIG. 4A.

Da mesma forma, isto permite que fluido escoe para baixo através da válvula CMV2 e para cima através da válvula CMV4 (ambas mostradas ligeiramente abertas) sob o movimento do pistão unitário de deslocamento 392p para a direita (o segundo curso), conforme indicado pelas setas direcionais da FIG. 4B. Mais uma vez, pressão de escoamento de fluido * suficiente (por exemplo, >5SOpsig) é necessária para superar as respectivas forças de desvio de mola.

Em cada uma das FIGS. 3A-B e 4A-B, as válvulas de retenção não tendo nenhuma seta de fluxo direcional são configuradas de modo que suas respectivas esferas 391 sejam submetidas a pressão de fluido auxiliando as forças de desvio de mola, isto é, ainda comprimindo cada esfera contra uma sede de o-ring para manter uma vedação. Inversamente, quando a direção de fluxo de fluido se opõe às forças de desvio de mola (e as supera), uma folga é aberta entre a esfera e a sede de modo a permitir o fluxo i de fluido indicado pelas setas direcionais. As válvulas ' 15 abrem apenas o suficiente para equilibrar o diferencial de pressão através da abertura com as forças de desvio fornecidas pelas molas respectivas. Assim, o fluido sendo bombeado através da ferramenta A flui diretamente pelas sedes de o-ring 393a, b em vários intervalos durante os ciclos de bombeamento de º dois cursos. Uma vez que este fluido (por exemplo, fluido - de formação, e/ou fluido do poço) é muitas vezes carregado de impurezas variando de partículas de lama finas a detritos abrasivos de vários tipos, esse fluxo pode produzir e muitas vezes produz desgaste acelerado das sedes de o-ring. Este desgaste pode encurtar a vida dos o-rings e levar a falhas frequentes das vedações. A seguir estão i exemplos de falhas que podem ocorrer: 1) o o-ring é - gradualmente desgastado durante o processo de bombeamento até que ele não vedará mais, 2) detritos (qualquer coisa de LCM a óleo pesado) ficam presos entre a esfera e uma ou ambas as sedes de o-ring; 3) partículas finas sedimentam na cavidade da válvula e gradualmente se acumulam até o ponto em que elas evitarão que a esfera seja capaz de vedar contra à sede; e 4) os filtros que são tipicamente utilizados com tais válvulas são suscetíveis a obstrução. A falha de qualquer uma das quatro vedações de válvula de retenção de retenção de lama reversíveis tipicamente reduz a saída da unidade de deslocamento 392 para cerca da metade, e à perda de duas vedações podem desativar CU 15 completamente o deslocamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente divulgação é mais bem entendida a partir da seguinte descrição detalhada quando lida com as figuras em anexo. Ressalta-se que, de acordo com a prática padrão na indústria, várias características não são desenhadas em ' escala. Na verdade, as dimensões das vários características 7 podem ser arbitrariamente aumentadas ou reduzidas para clareza da discussão. As FIGS. 1-2 são vistas esquemáticas de uma ferramenta dentro do poço transportada por cabo com a qual um ou mais aspectos da presente divulgação podem ser usados. : As FIGS. 3A-B são vistas esquemáticas de um módulo . de bombeamento de fluido do estado da técnica.

As FIGS. 4A-B são vistas esquemáticas do módulo de bombeamento de fluido das FIGS. 3A-B.

As FIGS. 5A-B são vistas esquemáticas do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

As FIGS. 6A-D são vistas esquemáticas do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

As FIGS. 7A-B são vistas esquemáticas do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

A FIG. 8A é uma vista esquemática do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

As FIGS. 8B e 8C são vistas esquemáticas de uma o 15 porção do aparelho mostrado na FIG. 8A.

A FIG. 9 é uma vista esquemática do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

As FIGS. 10 e 11 são vistas esquemáticas do aparelho mostrado na FIG. 9. A FIG. 12 é uma vista esquemática do aparelho de ' acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. - A FIG. 13 é uma vista esquemática do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

Í As FIGS. 14-18 são vistas esquemáticas do aparelho mostrado na FIG. 13. A FIG. 19 é uma vista esquemática do aparelho de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. : A FIG. 20 é uma vista esquemática do aparelho de 7 acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. A FIG. 21 é uma vista esquemática do aparelho mostrado na FIG. 20.

DESCRIÇÃO DETALHADA É para ser entendido que a divulgação a seguir fornece muitas modalidades diferentes, ou exemplos, para implementar características diferentes de várias modalidades. Exemplos específicos de componentes e disposições são descritos abaixo para simplificar a presente divulgação. Estes são, naturalmente, apenas *. exemplos e não se destinam a ser limitantes. Além disso, a presente divulgação pode repetir numerais e/ou letras de CC 15 referência nos vários exemplos. Esta repetição tem o propósito de simplicidade e clareza e não dita por si uma relação entre as várias modalidades e/ou configurações discutidas. Além disso, a formação de uma primeira característica sobre ou em uma segunda característica na descrição que se segue poderá incluir modalidades nas quais as primeiras e segundas características são formadas em SJ contato direto e poderá também incluir modalidades nas quais características adicionais podem ser formadas | interpondo as primeiras e segundas características, de modo que as primeiras e segundas características possam não estar em contato direto.

As FIGS. 5A-B são vistas esquemáticas de uma válvula de controle de fluxo 590 nas respectivas posições ] abertas e fechadas de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. A válvula 590 pode ser usada como uma - 5 válvula de retenção, por exemplo, como um substituto para a válvula de retenção CMVl (também denominada como 390) das FIGS. 3-4, dentro de uma ferramenta dentro do poço (ver, por exemplo, a ferramenta A das FIGS. 1-2) adaptada para uso em um ambiente de poço. Em consequência, a válvula de 10 retenção 590 inclui um corpo 510 tendo uma passagem de fluido 512 através do mesmo e primeiras e segundas aberturas 514, 516 cada uma adaptada para receber ou . descarregar fluido da passagem 512. Um pistão 518 é deslizavelmente disposto na VU 15 passagem 512 entre as primeiras e segundas aberturas 514, 516 do corpo 510. O pistão 518 tem uma porção de conduto 520 que define um furo através da mesma 522 para conduzir fluido através de uma porção da passagem 512. O furo 522 tem uma área de fluxo reduzida 524 (descrita mais abaixo). Componentes, tal como pistão 518, também são denominados na ' técnica pertinente como um cilindro deslizante, uma - corrediça de válvula de retenção ou simplesmente uma | corrediça de pistão.

" Um obturador 526 é carregado dentro do corpo 512 e mais particularmente dentro do furo de pistão 522 do pistão

518. O obturador 526 é substancialmente cilíndrico e é equipado com um par de recessos anulares (não numerados) ] para carregar um par respectivo de vedações anulares 528, . 530. Cada vedação anular tem uma face de vedação JJ orientada substancialmente perpendicularmente ao eixo 500 + 5 da passagem 512. As vedações do anular podem ser o-rings elastoméricos ou vários outros materiais, tal como ditado pelas temperaturas e pressões de operação no ambiente dentro do poço.

As vedações anulares 528, 530 são adaptadas para engatar de modo vedado na área de fluxo reduzido 524 do furo de pistão 522, de modo a fechar o furo mediante movimento de translação do obturador 526 em relação ao pistão 518. A FIG. 5A mostra a vedação anular 530 engatando : na área de fluxo reduzido 524, de modo a fechar o furo de i pistão 522. Isto representa uma das configurações fechadas o 15 para a válvula de retenção 590. O corpo de válvula 510 tem uma abertura anular central 532 definida por paredes laterais opostas 534, 536 intermediárias às primeiras e segundas aberturas 514, 516. O pistão 518 está equipado com um porção flangeada anular externa 521 intermediária às suas extremidades.

A porção : flangeada 521 é disposta dentro da abertura anular central . 532 do corpo 510, de modo a dividir a abertura anular | central em primeiras e segundas câmaras 532a,b.

Em ' consequência, a pressão diferencial através das câmaras 532a,b, tal como prevista por fluido hidráulico pressurizado de uma maneira conhecida, induz o movimento de translação recíproco do pistão 518 dentro da passagem 512 ' do corpo 510. . A porção de conduto 520 do pistão 518 está ainda equipada com um flange interno 538 que define a área de "A 5 fluxo reduzida 524. Elementos de batente tubulares 540, 542 são fixados em cada lado do flange interno 538 para limitar o movimento de translação do obturador 526 dentro do furo de pistão 522. A válvula de retenção 590 ainda inclui um par de molas helicoidais 544, 546 cada um tendo uma primeira extremidade 544a, 546a deslizavelmente dispostas pelo menos parcialmente dentro de um dos respectivos elementos de . batente tubulares 540, 542 e uma segunda extremidade (não numerada) fixada às porções tipo haste internas 510a, 510b CU 15 do corpo 510. Cada extremidade da primeira mola helicoidal 544a, 546a limita de forma escoável o movimento de translação do obturador 526 dentro do furo de furo do pistão, como descrito mais abaixo.

Assim, aumentando a pressão da primeira câmara 532a acima daquela da segunda câmara 532b induz o movimento de ' translação do pistão 518 dentro da passagem 512 do corpo - 510 a uma de duas posições de batente. Na posição de i batente das FIGS. 5A-B, a porção flangeada externa 521 do : pistão 518 toca a porção da parede lateral 536 da abertura anular central 532. Os elementos de batente tubulares 540, 542 são, dessa forma, movidos com o pistão 518 de tal forma que o primeiro elemento de batente tubular 540 engate em ' uma extremidade do obturador 526 (ver FIG. 5A) e mova oO ] obturador para uma posição onde a sua vedação anular 530 Ú engata no flange interno 538 do pistão 518, de modo a * 5 fechar o furo de pistão 522 e, assim, a válvula 590. Aqueles versados na técnica apreciarão que, devido ao carregamento de mola no obturador 526, o obturador será posicionado - na condição “sem fluxo” - de tal forma que um das vedações anulares 528, 530 engata no flange interno 538 para fechar o furo 522. Isto é verdadeiro se o pistão 518 estiver posicionado na posição de batente das FIGS. 5A-B ou na posição de batente oposta (não mostrada) tocando a

: parede lateral 534, i A partir da posição da FIG. 5A, o obturador 526 é VU 15 restrito a movimento em direção à mola helicoidal 546 oposto ão elemento de batente tubular engatado 540. Tal movimento ocorre quando o obturador 526 é energizado pela pressão de fluido (por exemplo, fluido de formação amostrado) que flui através da passagem 512 da primeira abertura 514 para a segunda abertura 516. Assim, o fluido : escoa da esquerda para a direita (por exemplo, sob a ação - recíproca de uma bomba como a bomba 392 das FIGS. 3A-D) i como indiciado pelas setas (Fig. 5B) e é dirigido contra a 7 extremidade engatadas do obturador 526, Isto aumenta a pressão do fluido na passagem 512 atrás 512 (à esquerda) do obturador 625 até força suficiente ser desenvolvida para superar o desvio da mola helicoidal 546 e mover a vedação Ú anular 530 para fora de engate com o flange interno 538. Em s outras palavras, a pressão do fluido move o obturador 526 , da posição fechada da FIG. 5A para a posição aberta da FIG. - 5 5B comprimindo a mola helicoidal 546 para que ela ceda a esse movimento.

Será, portanto, reconhecido que o obturador 526 essencialmente funciona como um pistão interno que é deslizável dentro do pistão 518. As extremidades das hastes de corpo 510a e 510b agem como limites rígidos na faixa de movimento de translação pelo obturador 526 e, assim, limitam a faixa de escoamento pela mola helicoidal 546. Será, portanto, apreciado por aqueles versados na técnica : que uma função das molas helicoidais 544, 546 é desviar O i obturador 526 em direção a uma posição onde uma das CU 15 vedações anulares 528, 530 engata no flange interno 538, de modo a fechar o furo 522 e impedir fluxo de fluido através da passagem de válvula 512. A porção central do obturador 526 tem um diâmetro reduzido 548 que permite fluxo de fluido em torno dele (ver FIG. 5B). O furo de pistão 522 tem rasgos nos lados do ' flange interno 538 que facilitam o fluxo de fluido em torno - do obturador 526. Os rasgos são cônicos a partir de uma i abertura muito pequena perto da área de fluxo reduzido 524 7 no centro do flange interno 538 até uma seção transversal mais completa consistente com o diâmetro do furo do pistão empregado ao longo da maior parte do conduto de pistão 520.

Isto é destinado a causar velocidade de fluxo mais alta Ú quando uma das vedações anulares do obturador 528, 530 . ficar perto do flange interno 538, de modo a evitar que " partículas “transportadas pelo fluido se acumulem e .” 5 interfiram com a operação das vedações. Quando assim equipado, o obturador também fornece uma ação de autolimpeza, uma vez que ele abre e fecha o furo do pistão 522, empurrando quaisquer detritos para fora do caminho da vedação. Estas vantagens evitam a necessidade de um filtro de partículas a montante, que outros sistemas de válvulas exigem para evitar acúmulo nas vedações. Esse filtro pode, no entanto, ser opcionalmente incluído. Em consequência, um . filtro de partículas a montante 560 é (parcialmente) mostrado na porção esquerda da passagem 560. Outro filtro o 15 de partículas a montante (não mostrado) pode ser usado na porção direita da passagem também, uma vez que O fluido pode fluir em qualquer direção pela passagem. Também será apreciado por aqueles versados na técnica que as configurações de vedação anular da presente divulgação são mais robustas do que as sedes de o-ring das ' FIGS. 3-4, uma vez que a maioria do fluxo de fluído não - será dirigida contra a vedação (como nas FIGs. 3-4), mas, | ao invés disso, passaria pelas bordas internas afiladas S 526a do obturador 526, que aguentaria a maior parte da força de fluxo.

Voltando agora para as FIGsS. 6A-D e 7A-B, outra modalidade da presente divulgação será agora descrita.

As FIGs. 6A-B são ilustrações esquemáticas de um conjunto de - bombeamento 600 empregando ajustes de válvula de controle e , direções de fluxo de acordo com os respectivos primeiros e . 5 segundos cursos de um ciclo de “bombeamento para cima” de pistão de dois cursos.

As FIGs. 6C-D são ilustrações esquemáticas do conjunto de bombeamento 600 empregando ajustes de válvula de controle e direções de fluxo de acordo com os primeiros e segundos cursos respectivos de um ciclo de “bombeamento para baixo” de pistão de dois cursos.

A FIG. 7A é um esquema em seção detalhado de uma das válvulas de controle, como posicionada na FIG. 6A.

A FIG, : 7B é um esquema em seção detalhado da mesma válvula de i controle, como posicionada na FIG. 6B.

CU 15 O conjunto 600 das FIGs. 6A-6D pode ser usado, por exemplo, para bombear fluido pelo menos parcialmente através de uma ferramenta dentro do poço A (ver FIGs., 1-2) disposta em um poço penetrando em uma formação de subsuperfície Tal bombeamento pode incluir puxar fluido para a ferramenta, descarregar fluido da ferramenta e/ou 7 mover fluido de uma localização para outra localização - dentro da ferramenta.

O conjunto de bombeamento inclui uma i unidade de deslocamento ou bomba 692 para deslocar fluido, 7 uma primeira linha de fluxo 602 equipada com um par de válvulas de controle CVl1, CV4 para comunicar seletivamente fluido para ou da bomba 692, e uma segunda linha de fluxo

604 equipada com um par de válvulas de controle CV2, CV3 ' para comunicar seletivamente fluido para a ou da bomba 692. . Cada uma das válvulas de controle é mostrada em ' mais detalhes nas FIGs. 7A-7B. Assim, por exemplo, a e 5 válvula de controle CV4 inclui um corpo 610 tendo uma passagem de fluido através do mesmo 612 e primeiras e segundas aberturas 614, 616 cada uma adaptada para receber ou descarregar fluido da passagem 612. Um pistão 618 é deslizavelmente disposto na passagem 612 entre as primeiras e segundas aberturas 614, 616 do corpo 610. O pistão 618 tem uma porção de conduto 620 que define um furo 622 através do mesmo para conduzir fluido através de uma porção : da passagem 612. O furo 622 tem uma área de fluxo reduzida i 624 através do comprimento do mesmo.

CU 15 Um obturador substancialmente cilíndrico 626 é carregado dentro da passagem 612 do corpo 610. O obturador 626 é equipado com uma ou mais vedações anulares 628 cada uma disposta em um canal anular complementar (não numerado) para engatar de modo vedado na área de fluxo reduzido 624 do furo de pistão 622. O furo de pistão e a válvula CV4 ' como um todo são fechados mediante movimento de translação . do pistão 618 em relação ao obturador 626. i O obturador 626 é fixado ao corpo 610 por meio de Í uma porção tipo haste 611 do mesmo, de modo a permanecer estacionário dentro da passagem 612. O obturador 626 é equipado com uma luva 625 que cobre ou protege cada vedação anular 628 do obturador 626 quando o furo do pistão 622 Ú está aberto, como mostrado na FIG. 7B. A luva 625 é . carregada ou impelida por uma mola helicoidal 627 para a ' posição protetora da FIG. 7B, substancialmente isolando - 5 cada vedação anular 628 dos efeitos erosivos do fluído em escoamento.

O corpo de válvula 610 tem uma abertura anular central 632 definida por paredes laterais opostas 634, 636 intermediárias às primeiras e segundas aberturas 614, 616. O pistão 618 está equipado com uma porção flangeada anular externa 621 intermediária às suas extremidades. A porção flangeada 621 está disposta dentro da abertura anular : central 632 do corpo 610, de modo a dividir a abertura | central anular em primeiras e segundas câmaras 632a (ver VU 15 FIG. 7A) e 632b (ver FIG. 7B). Assim, pressão diferencial através das câmaras 632a, 632b, tal como previstas por fluido hidráulico pressurizado de uma forma conhecida, induz o movimento de translação recíproco do pistão 618 dentro da passagem 612 do corpo 610. A válvula de controle CV4 ainda inclui uma mola : helicoidal 644 tendo uma primeira extremidade 644a fixada . ao corpo 610 e uma segunda extremidade 644b disposta na i primeira câmara 632a e impelindo a porção flangeada externa Í 621 do pistão 618 para uma posição de batente (ver FIG, 7A) tocando a parede lateral 636 da abertura anular central 632 oposta à primeira câmara 632a. Esta posição de batente coloca a área de fluxo reduzido 624, definida pelo furo de pistão 622, em engate com uma vedação anular 628 do . obturador 626, de modo a fechar o furo 622. A partir desta : posição, o pistão 618 é restrito de movimento em direção à . 5 mola helicoidal 644 quando energizado por pressão dentro da segunda câmara 632b que supera o desvio da primeira mola helicoidal 644. Tal movimento desloca o pistão 618 da posição fechada da FIG. 7A para a posição aberta da FIG. 7B

(isto é, o furo do pistão 622 está aberto). Com referência novamente às FIGs. 6A-D, o conjunto 600 emprega quatro válvulas de controle, como a válvula CV4 descrita acima, com uma unidade de deslocamento (bomba) 692 . e uma bomba hidráulica 693 para controlar o fluxo de fluido, Fluido hidráulico é dirigido pela bomba hidráulica > 15 693 através dos solenoides SOL1 SOL2, que fazem parte de um sistema de controle CS para o conjunto 600, controlando a operação de CVl1-4. SOL3 e uma rede de válvula de haste e prato associada são fornecidos para reciprocar o pistão hidráulico central 692p da unidade de deslocamento 692. Como usada aqui, uma válvula de haste e prato é uma válvula ' de retenção operada por pilo e estes termos podem ser

. usados intercambiavelmente neste documento.

SOL3 pode ser ligada a SOL1 e SOL2 para sincronizar " a temporização entre os mesmos.

Quando o pistão 692p chega ao fim do seu curso, os solenoides mudam de estados, assim fazendo com que o fluido hidráulico seja distribuído para uma das câmaras 632a, 632b (ver FIGs. 7A-7B) para mover os ' pistões 618 para alcançar as posições abertas/fechadas - desejadas. O sistema de controle CS inclui ainda sensores S " que detectam a posição do pistão 692p (ou, - 5 alternativamente, simplesmente detectam quando o pistão 692p alcança o fim de seu curso) e sistemas eletrônicos (não mostrados) que automaticamente comandam os solenoides para seletivamente distribuir fluido hidráulico através da bomba 693 para alcançar os ajustes adequados para as válvulas de controle CV1I-CV4. Assim, o sistema de controle é operável para sincronizar a operação da bomba 692 com as válvulas de controle, de forma que cada válvula de controle . seja comandada para abrir ou fechar seu furo no ou perto do momento em que o pistão da bomba 692p completar cada um de CU 15 seus dois cursos.

Por exemplo, nos ajustes de “bombeamento para cima” das FIGS. 6A-B, fluido é movido para a direita na linha de fluxo 654 abrindo as válvulas de controle CV1I, CV3 nas linhas de fluxo respectivas 602, 604 e fechando as válvulas de controle CV2, CV4 durante o primeiro curso (o pistão Í 692p move para a esquerda na FIG. 6A). Esse movimento de - fluido é continuado durante o segundo curso (o pistão 692p i move para a direita na FIG. 6B) abrindo as válvulas de " controle CV2, CV4 nas linhas de fluxo respectivas 604, 602 enquanto fecha as válvulas de controle CV1, CV3.

Da mesma forma, nos ajustes de “bombeamento para baixo” das FIGsS. 6C-D, fluido é movido para a esquerda na ' linha de fluxo 654 abrindo as válvulas de controle CV2, CV4 - nas linhas de fluxo respectivas 604, 602 e fechando as ' válvulas de controle CV1, CV3 durante o primeiro curso (o - 5 pistão 692p move para a esquerda na FIG. 6C). Esse movimento de fluido é continuado durante o segundo curso (o pistão 692p move para a direita na FIG. 6D) abrindo as válvulas de controle CVl, CV3 nas linhas de fluxo respectivas 602, 604 enquanto fecha as válvulas de controle CV2, CV4,

Aspectos de uma ou mais das modalidades acima descritas incluem válvulas de retenção de lama para as quais a direção de retenção pode ser invertida deslizando i um pistão (por exemplo, 521) no corpo da válvula.

Outra Cs 15 modalidade dentro do escopo da presente divulgação, entretanto, pode empregar válvulas atuadas ativamente em vez de válvulas de retenção de lama.

Por exemplo, uma abordagem envolve o uso de uma válvula tipo síncrono que utiliza pressão hidráulica para abrir e fechar a válvula, O que pode incluir uma vedação metal a metal. 1 Além disso, na modalidade acima descrita e mostrada . nas FIGs. 6A-6D, as válvulas de lama no bloco de válvula de i lama são atuadas ativamente eletricamente/hidraulicamente 7 (válvula de não retenção). No entanto, apenas um tipo particular de válvulas ativamente atuadas é mostrado (tendo um obturador para vedar um furo no pistão deslizante).

Vários tipos de válvulas podem ser usados para substituir ' válvulas de retenção de lama passivas por válvulas . ativamente atuadas dentro do escopo da presente divulgação. : Além disso, no sistema de válvula síncrona das - 5 FIGS. 6A-6D, as válvulas não podem ser ajustadas para permitir fluxo livre através da ferramenta.

As válvulas de retenção passivas padrão permitirão fluxo na direção de bombeamento se a pressão através da ferramenta for alta o suficiente para superar as molas nas válvulas de retenção, o que pode ser de cerca de 100 psi.

As válvulas síncronas apenas dirigirão fluido para e da unidade de deslocamento.

Dois conjuntos de válvulas são conectados a cada metade da . unidade de deslocamento.

Em cada conjunto, uma válvula é | conectada à linha de fluxo de entrada e a outra é conectada CU 15 à linha de fluxo de saída.

Apenas uma destas duas válvulas de cada conjunto é aberta de cada vez.

A única maneira de mover fluido através da unídade de deslocamento é ativamente bombear o mesmo.

Além disso, quando a unidade de deslocamento muda de direção, uma das válvulas necessitará abrir com a 1 pressão diferencial plena através dela, isto é, uma pressão - diferencial correspondente a PDIFF=PBF-PF, onde PBH é a i pressão do poço e PF é a pressão de formação.

Em algumas í situações, tal como em reservatórios altamente esgotados, este diferencial de pressão pode atingir valores de 8.000 psi.

A unidade de deslocamento descrita acima também precisa ser sem saída, ou presa em uma extremidade ou na outra, a fim de acumular a pressão necessária para operar as válvulas.

Adicionalmente, os solenoides são configurados para abrir uma válvula ativa enquanto fechando Outra válvula ativa, de tal forma que não possa ser possível, simultaneamente, fechar todas as quatro válvulas ativas em uma forma controlada.

Em vista destas preocupações, a presente divulgação também apresenta uma unidade de deslocamento positivo tendo uma cavidade com um pistão alternativo definindo duas câmaras, uma primeira abertura na primeira câmara conectada a um bloco de válvula de lama e uma segunda abertura na segunda câmara conectada ao bloco de válvula de lama.

Primeiras e segundas linhas de fluxo são conectadas ao bloco de válvula de lama.

O bloco de válvula de lama controla o fluxo das duas câmaras e das duas linhas de fluxo.

As válvulas de lama no bloco de válvula de lama são ativamente atuadas entre posições abertas e fechadas.

Como tal, estas válvulas de lama podem ser denominadas a seguir como válvulas de lama ativas, ou simplesmente válvulas ativas.

Essas modalidades podem fornecer a capacidade de fechar todas as válvulas ativas antes de abrir duas delas podem fornecer ou, alternativamente, fornecer a capacidade ' de ter um fluxo livre entre as primeiras e segundas linhas s de fluxo e/ou interromper o fluxo entre as primeiras e ' segundas linhas de fluxo usando quatro solenoides - 5 independentes para controlar as válvulas ativas (ver, por exemplo, o sequenciamento controlado eletricamente descrito abaixo). Essas modalidades também podem fornecer OU, alternativamente, fornecer a capacidade de inverter a direção de reciprocação do pistão a qualquer momento, sem ter o pistão alternativo tocando as extremidades internas da unidade de deslocamento (ver, por exemplo, as implementações alternativas “descritas abaixo). Essas . modalidades também podem fornecer ou, alternativamente, i fornecer a capacidade de equalizar a pressão entre as VC 15 primeiras e segundas câmaras para minimizar O diferencial de pressão através de uma válvula ativa a ser aberta (ver, por exemplo, o sequenciamento usando equalização descrito abaixo). Além disso, implementando um ou mais aspectos destas modalidades adicionais, a unidade de deslocamento ' pode operar em ambas as direções. Invertendo a direção de . bombeamento no meio de um curso pode ser útil quando obstrução da linha de fluxo ou da válvula for suspeitada. ' Se assim for, a direção de bombeamento pode ser invertida para empurrar a contaminação para longe, mesmo no meio de um curso.

nn

É importante notar também que, na discussão a ' seguir, o pistão alternativo é atuado hidraulicamente. No * entanto, o pistão alternativo poderá, alternativamente, ser ' atuado mecanicamente (ver, por exemplo, Publicação de - 5 Pedido de Patente norte americano US 2008/0156486, cuja totalidade é aqui incorporada para referência).

Com referência à FIG. 8A, é mostrada uma vista esquemática de um aparelho 800 de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. O aparelho 800 é ou compreende um sistema de válvula de lama para uma bomba/unidade de deslocamento positivo que pode ser substancialmente semelhante àquele descrito acima, com as . seguintes exceções. Por exemplo, o aparelho 800 inclui a i unidade de deslocamento 692 e bomba hidráulica 693, como o 15 descrito acima, mas inclui quatro válvulas ativas AV1, AV2, AV3 e AV4 em vez das quatro válvulas de retenção CV1-CV4 descritas acima.

A modalidade mostrada na FIG. 8A está configurada para sequenciamento controlado hidraulicamente. Notem que esta modalidade permite sucessivamente fechar todas as Í válvulas ativas (AVI-AV4A) e, em seguida, abrir duas . válvulas ativas quando invertendo a direção do pistão | alternativo.

7 As válvulas ativas AVI-AV4 são válvulas de lama “Lig/Desl” ativas controladas por pressão hidráulica dos solenoides SOL1 e SOL2. Em uma modalidade, o solenoide SOL1

DÁ pode ser “normalmente aberto” e o solenoide SOL2 pode ser ' “normalmente fechado”. Contudo, outras modalidades também . estão dentro do escopo da presente divulgação. Quando ' aberto, um solenoide fornece pressão para suas válvulas “ 5 ativas associadas, enquanto que quando fechado ele alivia a pressão de um reservatório de óleo hidráulico. A unidade de deslocamento 692 é controlada por uma válvula de quatro vias 810. A válvula de quatro vias tem uma primeira abertura conectada por fluido à bomba hidráulica 693, uma segunda abertura conectada por fluido a um reservatório hidráulico 694, uma terceira abertura conectada por fluido a uma câmara da unidade de deslocamento 692 e uma quarta . abertura conectada por fluido a outra câmara da unidade de deslocamento 692. O reservatório hidráulico 694 pode ser um o 15 reservatório hidráulico comum ao qual outros componentes do aparelho 800 podem ser conectados por fluido. A sucção da bomba hidráulica 693 também pode ser conectada por fluido (não mostrado) ao reservatório hidráulico 694. As FIGs. 8B e 8C são modalidades de exemplo das válvulas ativas AVI-AV4 mostradas na FIG. 8A. A FIG. 8B ' mostra o estado das válvulas ativas AVI e AV4 na . configuração da FIG. 8A e a FIG, 8C mostra o estado das | válvulas ativas AV2 e AV3 na configuração da FIG. 8A. No 7 entanto, as válvulas mostradas nas FIGs. 8B e 8C são idênticas, Com referência às FIGs. 8A-C, coletivamente, as

O válvulas ativas AVI-AV4 contêm cada qual uma válvula de : retenção 802 e uma válvula de alívio 804. O ajuste da . válvula de alívio pode ser de cerca de 3500 psi ou algum S outro ajuste entre uma pressão de bombeamento da unidade de . 5 deslocamento 692? e uma pressão de saída máxima da bomba hidráulica 693. No entanto, a válvula de alívio 804 somente precisa ter uma taxa alta o suficiente para suportar a força aplicada pela pressão de saída no final da corrediça

806. Esta exigência é para manter a válvula fechada quando a pressão hidráulica está à pressão do reservatório em ambos os lados da corrediça 806. A especificação de pressão mínima é a pressão necessária para mover as corrediças 806 : das duas válvulas ativas ao mesmo tempo. Isto é para manter i as duas válvulas fechadas enquanto as duas válvulas abertas Co 15 estão fechando. Assim, o ajuste da válvula de alívio em um valor de 3.500 psi é apenas um valor típico e outros podem ser utilizados dentro do escopo da presente divulgação. O objetivo destas válvulas é para O sequenciamento. As válvulas ativas fecharão com apenas à pressão mínima aplicada à abertura de fechamento 808. Para abrir, pressão : suficiente deve ser aplicada à abertura de abrir 809 para . superar o alívio de 3500 psi. Cerca de 3000 psi são i necessários para abertura, uma vez que há um acúmulo na ' amplificação de pressão. Cada válvula ativa AVI1-AV4 também inclui uma abertura 80l1a conectada por fluido à unidade de deslocamento 692 e uma abertura 801b conectada por fluido nn às linhas de fluxo da ferramenta dentro do poço ' compreendendo o aparelho 800.

. Para bombeamento ACIMA, com a unidade de M deslocamento 692 se movendo para a direita, as válvulas : 5 ativas AV2 e AV3 estão abertas, e as válvulas ativas AVI e AV4 estão fechadas. Isto significa que SOL2 está aberta e SOL1 está fechada. Enquanto a unidade de deslocamento 692 está em movimento, haverá uma pressão variável Pl no manômetro de saída da bomba 820, onde Pl é determinada pela pressão da formação, pressão hidrostática, etc. Quando à unidade de deslocamento 692 se aproxima do fim de seu curso, às válvulas ativas AV2 e AV3 são fechadas e, então, as válvulas ativas AVI e AV4A são abertas. Por i exemplo, detectando a posição da unidade de deslocamento Nas 15 692 antes dela chegar ao fim absoluto, as válvulas ativas AV2 e AV3 podem ser fechadas comutando os solenoides SOL1 e SOL2. Quando as válvulas ativas AV2 e AV3 fecharam, contanto que a pressão de saída seja alta o suficiente para gerar a força necessária para mover suas corrediças, a pressão explodirá no manômetro de saída da bomba 820, º independentemente se a unidade de deslocamento 692 chegar . ao final de seu curso. Quando a pressão subir suficientemente, as válvulas ativas AV1 e AV4 começarão a ' abrir. Se a válvula de quatro válvulas 810 ainda não estiver comutada, a direção de bombeamento será invertida nn por um curto período até que o pistão da unidade de ' deslocamento 692 chegue ao final do curso (isto não é . desejável). Se a válvula de quatro válvulas 810 for ' comutada antes das válvulas ativas AVI e AV4 abrirem, é 5 então, o pistão da unidade de deslocamento 692 nunca alcançará o fim de seu curso. Nesse caso, as válvulas ativas AV1 e AV4 provavelmente não abrirão completamente (a menos que a pressão de bombeamento seja muito alta) e estarão estrangulando o fluxo de bombeamento através do curso inteiro (também não é desejável). Idealmente, os solenoides SOL1 e SOL2 devem ser comutados abertos um pouco antes do pistão da unidade de deslocamento 692 chegar ao final do curso, de modo que sua extremidade seja alcançada exatamente quando as válvulas ativas AV2 e AV3 fecharem o 15 completamente. Então, depois de pressão suficiente ser registrada no manômetro 820 para assegurar que as válvulas ativas AV1 e AV4 estão completamente abertas, a válvula de quatro vias 810 é comutada. Em uma modalidade relacionada, os solenoides SOL1 e SOL2 podem ser comutados depois que a unidade de ' deslocamento 692 chegar ao fim de seu curso, Então, a . válvula de quatro vias 810 pode ser comutada após o manômetro 820 mostrar um valor suficientemente alto (por í exemplo, cerca de 3400 psi, entre outros valores possíveis). Em relação àão alívio de pressão térmica neste

DÁ esquema hidraulicamente sequenciado, cada lado de cada ' válvula ativa é conectado a cada reservatório ou à saída da bomba 693. Assim, o lado conectado ao reservatório está à , pressão hidrostática e o outro lado conectado à saída da . 5 bomba 693 está protegido por uma válvula de alívio 830 na saída da bomba 693. A cavidade isolada de cada válvula ativa está protegida pela válvula de alívio conectando-a ao lado de abertura da válvula. Assim, todas as válvulas ativas estão protegidas contra expansão térmica.

Como descrito acima, uma limitação de outras modalidades é que a unidade de deslocamento 692 precisa ser sem saída a fim de acumular à pressão necessária para operar as válvulas de retenção, No entanto, a presente modalidade pode pelo menos parcialmente minimizar este VU 15 requisito.

Com referência à FIG. 9, é mostrada uma vista esquemática de um aparelho 900 de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. O aparelho 900 é ou compreende um sistema de válvula de lama para uma bomba/unidade de deslocamento positivo que pode ser 7 substancialmente semelhante ao descrito acima, com as . seguintes exceções. Por exemplo, o aparelho 800 inclui a unidade de deslocamento 692 e a bomba hidráulica 693, como 7 descrito acima, e também inclui quatro válvulas ativas AV1, AV2, AV3 e AV4 como descrito acima e mostrado na FIG. 8A.

No entanto, a modalidade mostrada na FIG. 9 é rr configurada para sequenciamento eletricamente controlado. Ú Notem que esta modalidade usando quatro solenoides " independentes SOL1, SOL2, SOL3 e SOIL4 para controlar as ' válvulas ativas AVI-AV4, também permite sucessivamente . 5 fechar todas as válvulas ativas e, então, abrir duas válvulas ativas quando invertendo a direção do pistão alternativo. Além disso, esta modalidade permite um fluxo livre através da unidade de deslocamento 692. As válvulas ativas AVI-AVA são válvulas de lama “Lig/Desl” ativas, controladas por pressão hidráulica dos solenoides SOL1-SOL4. Os solenoides SOL1 e SOL4 podem ser “normalmente fechados” e os solenoides SOL2 e SOL3 podem . ser “normalmente abertos”. Contudo, outras disposições i também estão dentro do escopo da presente divulgação. A o 15 unidade de deslocamento 692 é controlada pela válvula de quatro vias 810. Com referência à FIG. 10, é ilustrada uma vista esquemática do aparelho 900 mostrado na FIG. 9 e configurado para o bombeamento ACIMA, com a unidade de deslocamento 692 se movendo para a direita. As válvulas ' ativas AV2 e AV3 estão abertas e as válvulas ativas AV1 e - AV4 estão fechadas. Assim, os solenoides SOL1 e SOL4 estão i abertos e os solenoides SOL2 e SOL3 estão fechados. Í Enquanto à unidade de deslocamento 692 está em movimento, haverá uma pressão variável Pl no manômetro de saída da bomba 820, onde Pl é determinada pela pressão da formação,

TS pressão hidrostática, etc. ' Quando a unidade de deslocamento 692 chegar perto - do final de seu curso, ou de outra forma quando desejado, " as válvulas ativas AV2 e AV3 são fechadas primeiro.

Então, . 5 a pressão hidráulica é permitida chegar a uma pressão nominal P2, em cujo momento as válvulas ativas AV1 e AV4 são abertas usando a Pressão nominal P2. Por exemplo, a posição do pistão da unidade de deslocamento 692 pode ser detectada e antes dela chegar ao fim absoluto, as válvulas ativas AV2 e AV3 podem ser fechadas comutando os solenoides SOL3 e SOL4. Como mostrado na Fig. 11, quando as válvulas ativas AV2 e AV3 fecharem (se a pressão de saída for alta O suficiente para gerar a força necessária para mover as i corrediças nas válvulas que estão fechando e/ou se a o 15 pressão presa entre as válvulas AV2 e AV3 e um conjunto de válvula de alívio de válvula de retenção 910 for suficiente) a pressão indicada no manômetro 820 aumentará rapidamente, independentemente de a unidade de deslocamento 692 chegar ao fim de seu curso.

Quando o aumento de pressão é visto no manômetro 820 chegando ao nível P2, então, as 1 válvulas ativas AV1 e AV4 pode ser abertas comutando SOL] e . SOL2 e a válvula de quatro vias 810 pode ser comutada, tudo ao mesmo tempo.

A pressão necessária para abrir a válvula 7 seria maior do que aquela necessária para fechá-la, já que a área no lado aberto da válvula é menor do que no lado fechado.

Haverá uma pressão alta após as válvulas ativas

O —nN

AV2 e AV3 fecharem pelo acúmulo da pressão total antes de Ú comutar a direção da unidade de deslocamento 692. Assim, . haverá uma força inicial para abrir as válvulas ativas AV1 i e AV4 e confirmar que as válvulas ativas AVI e AV4 estão . 5 totalmente abertas, Notem que se a pressão de lama diferencial for bastante baixa, então, as válvulas ativas AV2 e AV3 podem não fechar muito embora os solenoides SOL3 e SOL4 sejam comutados, devido à atrito na vedação, etc. No entanto, quando a unidade de deslocamento 692 chega ao fim de seu curso, a pressão subirá e as válvulas ativas AV2 e AV3 fecharão. Isto pode causar mais um aumento na taxa de fluxo, mas o cenário de diferencial muito baixo provavelmente não ocorrerá com muita frequência.

Ss 15 Quanto ao alívio de pressão térmica, os solenoides podem ser autoprotetores (por exemplo, agem como uma válvula de alívio) quando um está na posição “desl”“”. Uma vez que eles são operados aos pares (SOL3 e SOL4 operam juntos e SOLl e SOL2 operam juntos), um de cada par geralmente estará desligado quando o outro estiver ligado ? e, assim, agirão como um alívio para o circuito. : Como mencionado anteriormente, o sistema proposto ' permite comutar os solenoides SOL1 e SOL3 para sua posição . fechada (conectados ao reservatório de óleo hidráulico) e comutar os solenoides SOL2 e SOL4 para sua posição aberta (conectados à saída da bomba 693). Nesta configuração,

A todas as válvulas ativas AVI-AV4 abrirão, contanto que ] pressão hidráulica suficiente esteja disponível (o pistão . pode ter que chegar ao final da posição de curso). Em ' particular, as válvulas ativas AVI e AV2, conectadas à . 5 mesma câmara da unidade de deslocamento, permitem fluxo livre entre as linhas de fluxo superiores e inferiores. Dessa maneira, a unidade de deslocamento 692 pode ser desviada, de modo que o fluido passe “através” da ferramenta. Isto pode ser particularmente útil quando dois módulos de bomba são usados em série, como mostrado na FIG. 12, de modo que a unidade de deslocamento 692a de um módulo de bomba 1201 é curto-circuitada quando a unidade de deslocamento 692b do segundo módulo de 1202 é usada. i As modalidades mostradas nas FIGs. 8-11 usam o 15 válvulas de lama “Lig/Desl” ativas (por exemplo, atuadas hidraulicamente). Esta solução oferece vantagens técnicas sobre as válvulas de retenção de lama carregadas por mola passivas. Por exemplo, ela pode permitir melhor abertura e, portanto, menos queda de pressão bem como reduzida probabilidade de induzir separação de fase através da ' válvula e acumulação de gás de formação na bomba. Ela . também pode ativar menos assoreamento. O assoreamento pode levar a problemas como obstrução e/ou erosão. Válvulas ' ativas também podem fornecer mais força para esmagar contaminantes particulados escoando na válvula e melhores chances de obter uma boa vedação quando a válvula está em

SS uma configuração fechada. ' Com referência à FIG. 13, é mostrada uma vista - esquemática de um aparelho 1300 de acordo com um ou mais ' aspectos da presente divulgação.

O aparelho 1300 é ou . 5 compreende um sistema de válvula de lama para uma bomba/unidade de deslocamento positivo que pode Ser substancialmente semelhante aquele descrito acima, com as seguintes exceções.

Por exemplo, o aparelho 1300 inclui a unidade de deslocamento 692, a bomba hidráulica 693, as válvulas ativas AVI-AVA e os solenoides SOL1-SOL4. Nesta implementação, o fluxo de óleo hidráulico pode ser seletivamente encaminhado para as válvulas ativas para facilitar seu fechamento.

Isto pode fornecer a | capacidade de inverter a direção de reciprocação do pistão o 15 da unidade de deslocamento 692 a qualquer momento, sem requerer tocar no pistão alternativo.

Além disso, nesta modalidade, as válvulas de quatro vias/duas posições são substituídas por dois solenoides adicionais SOL5 e sol6 acionando quatro válvulas de haste e prato LPV, PV2, PV3 e PV4. Uma fonte de potência hidráulica ' adicional pode ser fornecida por um amortecedor que fornece - fluxo hidráulico para abrir as válvulas de haste e prato normalmente fechadas PCV1-PCV4 mesmo se a bomba 693 não for 7 atuada.

Com referência à FIG. 14, é ilustrada uma vista esquemática do aparelho 1300 mostrado na FIG. 13 e configurado para uma sequência de comutação, onde alguns Ú detalhes foram omítidos para clareza.

Por exemplo, uma . comutação hidráulica entre o reservatório hidráulico/bomba ' 693 e a unidade de deslocamento 692 é implementada aqui . 5 pelos solenoides SOL5 e SOL6 acionando as válvulas de haste e prato PV1-PV4, não mostradas em detalhes, Uma sequência pode começar com o pistão da unidade de deslocamento 692 se movendo da esquerda para a direita, o fluido sendo bombeado da linha de fluxo “inferior” (conectada a uma sonda ou um packer) para a linha de fluxo “superior”. Assim, válvulas ativas AV3 e AV4 estão fechadas e as válvulas ativas AVI e AV2 estão abertas.

O solenoide SOL6 transmite pressão hidráulica para as válvulas de haste e prato PV2 e PV4 para abri-las.

O solenoide SOLS é o 15 encaminhado para o reservatório hidráulico, de modo que as válvulas de haste e prato PV1 e PV3 estejam em sua posição normalmente fechada.

Quando desejado, a direção do pistão pode ser invertida.

A sequência começa retornando as válvulas de haste e prato PV2 e PV4 à sua posição normalmente fechada 7 comutando o solenoide SOL6, como uma etapa opcional.

Isto . interrompe o fluxo para a unidade de deslocamento 692, mesmo que o fluido bombeado seja compressível (gás) e/ou a 7 taxa de bombeamento da bomba 693 seja baixa.

Isto pode facilitar o acúmulo de pressão na saída da bomba 693, por exemplo, até o nível da pressão de rachadura de uma válvula DD AA eeee—

de alívio RV4 (por exemplo, 3700 psi) acoplada entre a Ú bomba 693 e o reservatório hidráulico. Também nesta - configuração, é possível verificar a operacionalidade do Í motor acionando a bomba hidráulica 693. Como a pressão - 5 hidráulica não é comunicada à unidade de deslocamento 692, é possível acumular pressão no circuito hidráulico e puxar a corrente máxima do motor enquanto evitando 6 uso de um restritor de fluxo. Isto é ilustrado pela FIG. 15. Como mais bem mostrado na FIG. 15, ter ambos os solenoides SOL5e SOL6 abertos para retorno provocará curto na unidade de deslocamento 692 da bomba hidráulica 693. Nenhum fluido hidráulico fluirá para a e da unidade de deslocamento 692. i Além disso, ter ambos os solenoides SOL1 e SOL4 VU 15 fechados para retorno e os solenoides SOL2 e SOL3 abertos para retorno fechará todas as válvulas ativas AVI1-AV4. Isto isola a linha de fluxo da unidade de deslocamento 692. Além disso, ter os solenoides SOL1 e SOL4 fechados para retorno e os solenoides SOL2, SOL3, SOLS e SOL6 abertos para retorno carregará o sistema. Isto é, a bomba 1 693 acumulará pressão até a pressão de rachadura da válvula . de alívio RV4 (por exemplo, 3400-3700 psi). Isto também pode permitir que um acumulador (não mostrado) seja ' carregado. O acumulador pode ser configurado para ajudar a mover as válvulas de haste e prato PV1-PV4 quando a bomba hidráulica 693 é usada para mover as válvulas ativas AV1-

O

AVA4.

' Adicionalmente, as válvulas ativas AVI e AV2 estão . conectadas à bomba hidráulica 693 através da válvula de : retenção CVl e as válvulas ativas AV3 e AV4A estão - 5 conectadas à bomba hidráulica 693 através da válvula de retenção CV2. Ambas estas válvulas de retenção CVl e CV2 podem ser configuradas para rachar a cerca de 3.500 psi (entre outros valores dentro do escopo da presente divulgação). Para as válvulas ativas se moverem, o sistema pode carregar até cerca de 80 psi assumindo que ambos os solenoides SOL5 SOL6 estejam abertos para retorno. Além disso, a área do pistão hidráulico em cada válvula ativa é . muito maior que a área de vedação do lado de lama da l válvula. Assim, será necessária pouca pressão hidráulica o 15 para mover a válvula ativa em relação à pressão de lama. A pressão de rachadura de CVl e CV2 pode ser otimizada ou configurada de outra forma para assegurar movimento de válvula ativa com pouca pressão de bomba hidráulica gerada pela bomba 693. Além disso, como as válvulas ativas AV1 e AV2 estão conectadas à bomba hidráulica 693 através da ' válvula de retenção CVl1 e as válvulas ativas AV3 e AVA4 . estão conectadas à bomba hidráulica 693 através de válvula de retenção CV2 de forma independente, a comutação da ' direção da unidade de deslocamento 692 não deve afetar substancialmente a capacidade de comutação das válvulas ativas.

DA eeee—A

O aparelho 1300 também compreende as válvulas de ' alívio RV1l e RV2 próximo das válvulas de retenção CV1l e . CV2. As válvulas de alívio RV1 e RV2 podem ser configuradas ' para rachar por volta de 3500 psi e permitir o . 5 armazenamento de pressão até esta quantidade para as válvulas de retenção CV1 e CV2 e válvulas ativas AV1-AVA.

Esta energia armazenada também pode ajudar a mover as válvulas ativas AVI-AVA.

A sequência pode, então, continuar fechando as válvulas AVI e AV2 comutando os solenoides SOL1 e SOL 2. Esta operação pode ocorrer mesmo se o pistão alternativo não tiver chegado ao fim de seu curso, pois a bomba hidráulica 693 foi capaz de acumular pressão na etapa anterior.

O fluxo nas linhas de fluxo “inferior” e o 15 “superior” é, dessa forma, interrompido, como mostrado na FIG. 16. O fechamento da válvula é facilitado pela alta pressão gerada pela bomba 693 na etapa anterior.

Além disso, o fechamento é facilitado retendo pressão entre AV1 e AV2 e a válvula de retenção CVl.

Se desejado, um acumulador (não mostrado) pode ser adicionado nesta porção

º do circuito hidráulico. . Quando todas as válvulas ativas AVI-AV 4 estão fechadas, a direção de reciprocação do pistão alternativo 1 pode ser comutada.

Como descrito acima, pode ser importante ter todas as válvulas ativas AVI-AVA fechadas antes da unidade de deslocamento 692 comutar a direção.

Por exemplo,

DR Dn isto pode ajudar a prevenir choque na formação com pressão , hidrostática. O solenoide SOL5 pode ser comutado e isto - enviará pressão da bomba hidráulica para o lado direito da 7 unidade de deslocamento 692, como mostrado na FIG. 17.

. 5 Quando bombeamento suficiente ocorreu de forma a reduzir à pressão no lado esquerdo da unidade de deslocamento 692 na ou abaixo da pressão da linha de fluxo, então, AVI e AV3 podem ser abertas. Em particular, após a pressão da bomba hidráulica ser enviado para o lado direito da unidade de deslocamento 692, as válvulas ativas AV1 e AV2 são deixadas fechadas e as válvulas ativas AV3 e AVA são abertas comutando os solenoides SOL3 e SOL4, como mostrado na FIG. 18. A abertura das válvulas ativas AV3 e AV4 pode ser facilitada pela pressão presa entre a válvula o 15 de retenção CV1 e as válvulas ativas AV3 e AV4. O pistão alternativo, então, se moveria para a esquerda. O bombeamento, então, continua.

Nesta modalidade, alternativamente pode ser necessário equalizar a pressão na unidade de deslocamento 692 antes de abrir as válvulas ativas AV3 e AV4, tal como . pode ser necessário para não causar choque na formação. No . entanto, ambos os solenoides SOLS5S SOL6 precisam estar i desligados, assim desligando a pressão hidráulica para a 7 unidade de deslocamento 692 quando abrindo as válvulas ativas AV3 e AV4A (ver FIG. 16). Isto pode assegurar que as válvulas obtenham plena pressão hidráulica para confirmar DD nd que elas abrem totalmente.

A sequência pode ser primeiro ' ativar o solenoide SOL5 momentaneamente, então, desativar, . o que equalizará a pressão na unidade de deslocamento 692. ' Em seguida, os solenoides SOL3 e SOL4 são abertos para - 5 abrir as válvulas de retenção CV3 e CV4. Em seguida, após a pressão da bomba atingir o máximo, o solenoide SOL5S é ativado para começar com a unidade de deslocamento 692 se movendo para continuar o bombeamento.

Com referência à FIG. 19, é mostrada uma vista esquemática de um aparelho 1900 de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.

O aparelho 1900 é ou compreende um sistema de válvula de lama para uma bomba/unidade de deslocamento positivo que pode ser substancialmente semelhante ao descrito acima, com as Cs 15 seguintes exceções.

Por exemplo, o aparelho 1900 inclui a unidade de deslocamento 692, a bomba hidráulica 693, as válvulas ativas AVI-AVA, os solenoides SOLI-SOL6 e as válvulas de haste e prato PV1-PV4, As válvulas ativas AVI-AV4A, como mostrado na FIG. 19, são fechadas quando a corrediça está para cima e . abertas quando a corrediça está para baixo.

O deslocamento . da corrediça em cada válvula pode ser de apenas cerca de 0,1”, assim o tempo para abrir ou fechar as válvulas pode ' ser muito curto.

Quando bombeando, as válvulas ativas AVI e AV3 podem operar juntas e as válvulas ativas AV2 e AV4 podem DP DMA nd operar juntas. Como descrito acima, disposições Ú convencionais exigem que as válvulas ativas para todas operem juntas. Assim, na presente divulgação, a separação : da operação das válvulas ativas requer dois solenoides . 5 adicionais. Isto torna possível abrir todas as válvulas ativas ao mesmo tempo e permitir fluxo livre de fluido através do aparelho 1900, com pouca ou nenhuma restrição ou queda de pressão. Isto é o mesmo para outras modalidades descritas acima e dentro do escopo da presente divulgação. No entanto, a modalidade representada na FIG. 19 compreende uma válvula de haste e prato adicional PV5 (piloto para fechar) que é associada ao solenoide de controle SOL6 (normalmente fechado). A adição da válvula de haste e prato PV5 pode tornar possível operar as válvulas > 15 ativas AVI-AV4 sem deixar sem saída a unidade de deslocamento 692. A pressão da bomba indo para a unidade de deslocamento 692 primeiro irá através da válvula de haste e prato adicional PV5 e, então, para as válvulas de haste e prato restantes PV1I-PV4 que controlam o movimento da unidade de deslocamento 692. A válvula de haste e prato PV5 J torna possível bloquear o fluxo de óleo para a unidade de . deslocamento 692. ' A iniciação da bomba 693 é para abrir todas as 7 válvulas. Então, ligar o solenoide SOL3, desativar todos os outros solenoides e operar a bomba 693 até a plena pressão ser atingida. A unidade de deslocamento 692 necessitará ser

SS sem saída para obter a plena pressão de saída da bomba ' necessária para abrir as válvulas. A bomba 693 é paralisada « quando a pressão plena é atingida e o solenoide SOL3 é ' desligado. Então, todas as válvulas são abertas.

. 5 Para controlar automaticamente a operação da unidade de deslocamento 692, o estado de um sensor da posição do pistão da unidade de deslocamento 692 pode ser registrado neste ponto e pode ser usado mais tarde como parte do esquema de controle. Esse sensor de posição de pistão é indicado pelo numeral de referência 1310 na FIG.

19 (assim como na FIG. 13). O sensor de posição de pistão 1310 pode ser utilizado em conjunto com o circuito de controle que só pode olhar para o sinal de posição de pistão 1310 para ver quando ele muda de estado, indicando Ca 15 que a unidade de deslocamento 692 está em uma extremidade ou na outra.

A inicialização é realizada como acima, a fim de ter a unidade de deslocamento 692 no final de seu deslocamento e o solenoide SOL3 em um estado ajustado. Isto ajusta a unidade de deslocamento 692 e o solenoide SOL3 de ' modo que eles estejam prontos para ir para as etapas . normais listadas para bombeamento.

Ú Adicionalmente, a bomba 693 não deve ser parada no ' meio da mudança de direção da unidade de deslocamento 692.

Sea bomba 693 for parada antes da mudança ser concluída, o solenoide SOL3 estaria no estado errado para seguir a PD nd sequência normal de partida e funcionamento. Para explicar ' isto, considere o caso em que a unidade de deslocamento 692 . é parada no final do curso após o sensor de posição do : pistão 1310 mudar de estado, mas antes do solenoide SOL3 , 5 ser capaz de mudar. Quando o bombeamento recomeça, o estado do solenoide SOL3 ainda seria ajustado para a direção que levasse o pistão da unidade de deslocamento 692 em direção ao final de seu curso e, uma vez que O sensor de posição do pistão 1310 já mudou, ele não mudará de novo, assim nada fará com que o solenoide SOL3 mude. O pistão da unidade de deslocamento 692, então, se deslocaria para o final de seu curso e extremidade sem saída. Além disso, a plena pressão hidráulica não pode ser usada como um indicador auxiliar, i já que em saída máxima a pressão de saída da bomba será ' 15 máxima em toda a duração de bombeamento. Outra forma de assegurar contra acidentalmente sair da sequência durante à partida é usar uma nova saída tomada da saída do sensor de posição de pistão 1310. Durante a inicialização, o estado do sensor de posição de pistão 1310 pode ser observado no final da sequência. Isto indicará em ' qual extremidade da unidade de deslocamento 692 o pistão ' mudou de direção por último. No final da sequência de ' inicialização, a unidade de deslocamento 692 estará na s posição poço acima, assim o estado do sensor de posição de pistão 1310 no momento será equiparado à unidade de deslocamento 692 estando na posição poço acima. Esta saída

SS pode ser denominada de diversas maneiras. Uma possível ' referência pode ser “LE” para “última extremidade”. Assim, - no final da sequência de inicialização, LE seria ajustada í para “UH”, para “poço acima”, A saída pode permanecer LE , 5 até o sensor de posição de pistão 1310 mudar de estado e pode, então, se transferir para “DH” para “dentro do poço”. A saída LE poderia, então, ser usada na sequência de partida tendo a unidade de deslocamento 692 indo para a extremidade oposta da saída LE. Assim, se LE é UH, então, a unidade de deslocamento 692 seria iniciada indo para dentro do poço. Isto é o que é feito automaticamente com o início padrão e sequências de execução abaixo, mas esta nova saída poderia ser usada como uma verificação auxiliar ou a sequência de controle primária.

o 15 O ciclo de bombeamento normal começaria fechando as válvulas que precisam ser fechadas para a direção desejada de bombeamento. A direção de bombeamento é determinada pela combinação de ajustes de válvula de retenção e da direção da unidade de deslocamento 692, e está detalhada na FIG.

19. A sequência pode ser da seguinte forma: * 1. Ativar o solenoide SOL6 e mudar os . solenoides para obter os ajustes de válvula requeridos para Ú a direção desejada de bombeamento.

. 2. Dar partida na bomba 693.

3. Quando a pressão da bomba atingir um nível predeterminado (por exemplo, cerca de 4000 psi) desativar o

CN solenoide SOL6 para começar o bombeamento, " 4, Quando o sensor de posição de bomba 1310 é mudar de estado (ou quando de outra forma desejado) ativar ' o solenoiíde SOL6.

BR 5 5. Ajustar os solenoides apropriados para fechar todas as válvulas ativas AVI-AVA, de modo que à pressão inicialmente cairá, mas, então, retornará ao nível predetermiínado (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas ativas forem fechadas.

6. Mudar o solenoide SOL3 para mudar a direção da unidade de deslocamento 692.

7. Mudar os solenoides para abrir as duas válvulas ativas requeridas. A pressão da bomba, inicialmente, cairá e retornará ao nível predeterminado a 15 (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas ativas forem abertas.

8. Desativar o solenoide SOL6. Isto iniciará O movimento da unidade de deslocamento 692.

9. Retornar àá etapa 4 para continuar O bombeamento. . Para parar o bombeamento e abrir todas as válvulas . a sequência pode ser a seguinte: ] 1. Ativar o SOL6. - 2. Mudar o estado dos solenoides necessários para abrir todas as válvulas ativas. A pressão da bomba inicialmente cairá e, então, retornará ao nível nn predeterminado (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas ' forem abertas. . 3. Parar a bomba e desativar o solenoide SOL6. " Para parar o bombeamento e manter a pressão, à . 5 sequência pode ser a seguinte:

1. Ativar o solenoide SOL6 e os solenoides necessários para fechar todas as válvulas ativas. A pressão da bomba inicialmente cairá e, então, retornará ao nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas forem fechadas.

2. Parar a bomba e desativar o solenoide SOL6.

Muito embora o solenoide SOL6 seja usado nas etapas acima como parte do processo de abrir ou fechar as válvulas, uma opção poderia ser acrescentada para não usar o 15 o solenoide SOL6 se a pressão diferencial for maior do que um mínimo predeterminado (por exemplo, cerca de 500 a 700 psi). A razão de a pressão diferencial necessitar ser acima de um mínimo predeterminado é que se a pressão não for alta o suficiente as válvulas podem não abrir totalmente, assim o potencial para erosão da válvula é muito maior. As etapas * da operação seriam as mesmas, exceto por alguma referência . ao solenoide SOL6. ' A iniciação do bombeamento seria feita da mesma - maneira. Todos os solenoides seriam desativados e a bomba 693 seria operada até a pressão total ser atingida. A unidade de deslocamento 692 precisará ser sem saída para nn obter a plena pressão de saída da bomba, para abrir as ' válvulas. Quando a plena pressão é atingida, a bomba é . parada e todas as válvulas ativas são abertas. A sequência : de bombeamento pode ser a seguinte: . 5 1. Ligar os solenoides SOL1, SOL2, SOL4 e SOL5 para fechar todas as válvulas ativas.

2. Ligar a bomba 693. A unidade de deslocamento 692 precisará ser sem saída para acumular pressão suficiente para fechar as válvulas ativas de modo que este primeiro curso não bombeará nenhum fluido.

3. Quando a pressão da bomba atingir um nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi), o estado do solenoide SOL3 é mudado e outros solenoides são ajustados para abrir as duas válvulas requeridas para obter a direção o 15 desejada de bombeamento. A pressão inicialmente cairá e, então, aumentará à medida que as válvulas estiverem abrindo e, então, estabilizará na pressão normal de bombeamento quando as válvulas ativas forem totalmente abertas.

4, Quando o sensor de posição da bomba 1310 mudar de estado, os solenoides são ajustados para fechar 7 todas as válvulas ativas. A pressão inicialmente cairá e, ' em seguida, retornará ao nível predeterminado (por exemplo, ] 4000 psi) quando as válvulas ativas forem fechadas. , 5. O solenoide SOL3 é mudado para inverter a direção da unidade de deslocamento 692,

6. Os solenoides são mudados para abrir as duas DD nd válvulas ativas requeridas. A pressão inicialmente cairá e, ' então, acumulará à medida que as válvulas estiverem abrindo . e, então, se estabelecerá na pressão de bombeamento normal Í quando as válvulas ativas forem totalmente abertas. - 5 7. Retornar à etapa 4 acima para continuar o bombeamento. Para parar o bombeamento e abrir todas as válvulas ativas, a sequência pode ser a seguinte:

1. Mudar o estado dos solenoides necessários para abrir todas as válvulas. A pressão da bomba inicialmente cairá e, então, retornará ao nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas forem abertas. A unidade de deslocamento 692 precisará ir até o fim de seu curso, a fim de acumular plena pressão CG 15 para abrir completamente as válvulas. 2, Parar a bomba 693 quando a pressão da bomba chegar ao nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi). Para parar o bombeamento e manter a pressão à sequência pode ser a seguinte:

1. Ativar os solenoides necessários para fechar * todas as válvulas. A pressão na bomba inicialmente cairá e, . então, retornará ao nível predeterminado (por exemplo, 4000 ] psi) quando as válvulas estiverem fechadas. 7 2. Parar a bomba 693. A não utilização do solenoide SOL6 pode acelerar para cima o tempo necessário para inverter a unidade de DD nd deslocamento 692. No entanto, de qualquer forma, o tempo de ' comutação não deve ser muito maior, se houver.

7 Outra possível utilização deste sistema seria para , minimizar a pressão através das válvulas de saída à medida - 5 que elas abrem durante a mudança de direção da unidade de deslocamento 692. A primeira etapa na mudança de direção da unidade de deslocamento 692 é fechar todas as válvulas ativas e, em seguida, abrir as duas válvulas necessárias para o ciclo seguinte. A válvula ativa que conecta a saída à lateral da unidade de deslocamento 692 que agora estará empurrando fluido para fora terá plena pressão diferencial através dela, já que o volume na unidade de deslocamento . 692 ainda está na pressão da formação. O processo a seguir | pode fornecer, pelo menos, em alguma medida de equilíbrio CÀ 15 de pressão na válvula ativa antes dela abrir. Isto pode ajudar a minimizar a erosão de peças e a descompressão do fluido na válvula. As etapas seguintes seriam substitutas para as etapas 4 a 8 na sequência normal de bombeamento listada acima. A. Quando o sensor de posição da bomba 1310 ' mudar de estado, o solenoide SOL6 é ativado e outros . solenoides são ajustados para fechar todas as válvulas ativas. A pressão inicialmente cairá e, então, retornará ao 7 nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi) quando as válvulas ativas forem fechadas. B. Mudar o estado do solenoide SOL3 para mudar PD nd a direção da unidade de deslocamento 692.

' C. O solenoide SOL6 é desativado.

- D. Quando a pressão da bomba atingir a pressão Í média de bombeamento no último ciclo, ajustar os solenoides - 5 para abrirem as válvulas necessárias para este ciclo de bomba. A pressão real a usar para esta etapa pode ser alguma percentagem da média real, com base na velocidade de bombeamento, etc., para chegar o mais próximo possível de obter a pressão equilibrada quando a válvula abrir na realidade.

E. Se à pressão da bomba cair abaixo de um valor mínimo, então, ativar o solenoide SOL6 e esperar até : a pressão da bomba retornar ao nível predeterminado (por exemplo, 4000 psi) e, então, desativar o solenoide SOL6. Cs 15 Alguma pressão mínima é necessária para assegurar que a válvula abre totalmente.

Uma retenção pode ser adicionada quando o dispositivo de amostragem é retraído ou deflacionado, ou quando todas as outras ferramentas de sonda ou packer estiverem inativas. Uma verificação adicional ou ' alternativa pode ser a verificação de que as válvulas da . bomba estão todas abertas quando o cabo é movido. Se o cabo Í se move as válvulas da bomba não estão todas abertas, 7 então, um aviso pode ser apresentado indicando que as válvulas da bomba precisam ser abertas quando a ferramenta estiver em movimento. AA aaeeeeeeeeeeeee—

Com referência à FIG. 20, é mostrada uma vista ] esquemática de um aparelho 2000 de acordo com um ou mais s aspectos da presente divulgação. O aparelho 2000 é ou , compreende um sistema de válvula de lama para uma - 5 bomba/unidade de deslocamento positivo que pode ser substancialmente semelhante àqueles descritos acima, com as seguintes exceções. Por exemplo, o aparelho 2000 inclui unidade de deslocamento 692, bomba hidráulica 693, válvulas ativas AVI-AV4 e solenoides SOLI-SOL6. No entanto, oO aparelho 2000 também compreende válvulas de retenção operadas por piloto POCV1-POCV4. O aparelho 2000 pode ser configurado para sequenciamento usando equalização, o que pode facilitar a i abertura de válvulas de lama ativas contra pressões à 15 diferenciais potencialmente altas. Esta modalidade permite equalizar a pressão de fluido hidráulico através do pistão da unidade de deslocamento 692. Sem equalização da unidade de deslocamento 692, uma ou mais das válvulas ativas AV1- AV4 podem ser requeridas abertas contra pressão diferencial potencialmente alta.

' Há, no entanto, outros benefícios/usos que também : podem ser observados. Por exemplo, a equalização da pressão i pode minimizar riscos de segurança quando fazendo serviço 7 na bomba 693. Assim, o aparelho 2000 pode ser recuperado para à superfície com pouca ou nenhuma pressão presa na ferramenta, melhorando dessa forma a segurança E à durabilidade da bomba de 693. ' O fluido hidráulico da bomba hidráulica 693 é - encaminhado para a unidade de deslocamento 692 via válvulas de retenção operadas por piloto POCVI-POCV4 que são - 5 controladas por um único solenoide SOL5. As válvulas de retenção operadas por piloto POCV2 e POCV4 podem ser “normalmente fechadas, piloto para abrir” e as válvulas de retenção operadas por piloto POCVl e POCV3 podem ser “normalmente abertas, piloto para fechar”. Além disso, uma válvula VV acionada por SOL6 é uma válvula de duas vias, duas posições que pode ser normalmente fechada e que pode ser aberta para equalizar à unidade de deslocamento 692. : A sequência pode começar com uma etapa que é i semelhante à FIG. 10 (bombeamento com o movimento recíproco à 15 para a direita, como mostrado na figura acima). Quando a reciprocação chega ao fim de um curso, o sistema de bombeamento pode ser configurado de forma similar âàquela mostrada na FIG. 11, onde todas as válvulas ativas AV1-AVA são fechadas comutando os solenoides SOL1 e SOL2, Após isso, comutando o solenoide SOL6, a bomba ' hidráulica 693 entra em curto-circuito.

O aparelho 2000 . (isto é, o reservatório hidráulico) é compensado para a pressão do poço.

Ambos os lados da unidade de deslocamento . 692 são referenciados à pressão do reservatório de óleo hidráulico, geralmente compensados ligeiramente acima da pressão do furo de poço, conforme mostrado abaixo na FIG.

21. Portanto, após comutar o solenoide SOL6, a pressão será ] equalizada entre os dois lados da unidade de deslocamento - 692. Considerando que o volume no lado da unidade de ' deslocamento 692 que está conectado à formação é muito - 5 maior do que o volume no lado da unidade de deslocamento 692 que está à pressão do poço, a pressão de fluido sujo equalizada será muito próxima da pressão da formação. Isto pode limitar o choque de pressão na formação quando a válvula ativa AVA abre.

Então, o solenoide SOLS5 pode ser atuado enquanto a bomba hidráulica 693 está em curto-circuito. As válvulas ativas AVI-AV4 não se moverão, já que não há pressão para . ativá-las, com o solenoide SOL6 encurtando a saída da bomba. Finalmente, os solenoides SOL3 e SOL4 podem ser a 15 comutados. A pressão presa entre a válvula de retenção operada por piloto POCV2 e as válvulas ativas AV3 e AVA, que é presa quando o pistão da unidade de deslocamento 692 chega ao fim do curso, enquanto a bomba 693 ainda está em operação, ajudará na abertura das válvulas, mesmo se a bomba 693 ficar em curto-circuito. No entanto, somente a ' válvula ativa AV4 pode abrir. A válvula ativa AV4 pode, na . verdade, abrir o suficiente para equalizar a pressão entre a linha de fluxo inferior e o final da unidade de ' deslocamento 692 ao qual ela está conectada, já que o diferencial de pressão através dela é pequeno. A válvula ativa AV3, ainda sob pressão diferencial, pode permanecer fechada. 7 Finalmente, o solenoide SOL6 é devolvido à sua . posição . normal. Pressão pode acumular no circuito 7 hidráulico, as válvulas ativas AVI-AV4 devem se mover e à . 5 unidade de deslocamento 692 começará na direção oposta. Em algum ponto, a válvula ativa AV3 será equilibrada e facilmente abrirá.

Em vista de todos os itens acima, deve ser prontamente aparente para aqueles versados na técnica que a presente divulgação introduz um aparelho de bombeamento de ferramenta dentro do poço compreendendo um corpo e um bloco de válvula ativa. O corpo compreende uma cavidade alojando um pistão alternativo definindo primeiras e segundas câmaras dentro da cavidade. O bloco de válvulas ativas compreende uma pluralidade de válvulas ativas, em que a pluralidade de válvulas ativas inclui uma primeira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, a pluralidade de válvulas ativas inclui uma segunda válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo, e cada uma da pluralidade de válvulas ativas é configurada . para ser atuada ativamente entre as posições aberta e .: fechada. ] Cada uma da pluralidade de válvulas ativas pode . compreender uma válvula de retenção e uma válvula de alívio. Cada válvula de alívio pode ter um ajuste de pressão de alívio de cerca de 3.500 psi. Cada válvula de A en A alívio pode ter um ajuste de pressão de alívio entre uma ] pressão de bombeamento do pistão alternativo e uma pressão . máxima de saída de uma bomba hidráulica configurada para

' fornecer potência hidráulica para o pistão alternativo. . 5 A pluralidade de válvulas ativas pode ainda compreender uma terceira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo e uma quarta válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo.

O aparelho de bombeamento pode ainda compreender uma bomba hidráulica, um primeiro solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas ativas, e um segundo solenoide conectado R por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das i primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas ativas.

O CV 15 primeiro solenoide pode ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa para abrir a primeira válvula ativa; a segunda válvula ativa para fechar a segunda válvula ativa; a terceira válvula ativa para fechar a terceira válvula ativa; e àa quarta válvula ativa para abrir a quarta válvula ' ativa.

O segundo solenoide pode ser configurado para . fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa para fechar a primeira válvula . ativa; a segunda válvula ativa para abrir a segunda válvula ativa; a terceira válvula ativa para abrir a terceira válvula ativa; e a quarta válvula ativa para fechar a

—

quarta válvula ativa.

O primeiro solenoide pode ser ' normalmente aberto e o segundo solenoide pode ser

- normalmente fechado.

M Em outra modalidade, a pluralidade de válvulas - 5 ativas pode ainda compreender uma terceira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo e uma quarta válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo, e o aparelho de bombeamento compreende ainda: uma bomba hidráulica; um primeiro solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das primeiras e quartas válvulas ativas; um segundo solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das segundas e : terceiras válvulas ativas; um terceiro solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das GV 15 primeiras e quartas válvulas ativas; e um quarto solenoide quarta conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das segundas e terceiras válvulas ativas.

O primeiro solenoide pode ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: à primeira válvula ativa para fechar a primeira válvula ativa; e a quarta " válvula ativa para fechar a quarta válvula ativa.

O segundo ' solenoide pode ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a segunda válvula . ativa para fechar a segunda válvula ativa; e a terceira válvula ativa para fechar a terceira válvula ativa.

O terceiro solenoide pode ser configurado para fornecer o —S fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira Ú válvula ativa para abrir a primeira válvula ativa; e a * quarta válvula ativa para abrir a quarta válvula ativa. O ' quarto solenoide pode ser configurado para fornecer fluido . 5 hidráulico da bomba hidráulica para: a segunda válvula ativa para abrir a segunda válvula ativa; e a terceira válvula ativa para abrir a terceira válvula ativa. O primeiro solenoide pode ser normalmente fechado, o segundo solenoide pode ser normalmente aberto, o terceiro solenoide pode ser normalmente aberto e o quarto solenoide pode ser normalmente fechado. Em uma modalidade exemplar, o aparelho de bombeamento pode ainda compreender uma pluralidade de módulos de bombeamento substancialmente similares À 15 incluindo: um primeiro módulo de bombeamento que compreende o corpo, o pistão alternativo e o bloco de válvulas ativas; e um segundo módulo de bombeamento que compreende um corpo adicional, um pistão alternativo adicional dentro de uma cavidade do corpo adicional e um bloco de válvulas ativas adicional, em que o bloco de válvulas ativas do primeiro | módulo de bombeamento é conectado por fluído ao bloco de ' válvulas ativas adicional do segundo módulo de bombeamento. Ú Em uma modalidade exemplar, o pistão alternativo “ pode ser um pistão osso de cão tendo primeiras e segundas cabeças de pistão em extremidades opostas de uma haste de pistão comum, à cavidade do corpo pode incluir primeiras e

A segundas cavidades, a primeira cavidade pode incluir

' primeira câmara, a segunda cavidade pode incluir a segunda

. câmara, a primeira cabeça de pistão pode dividir a primeira

" cavidade em primeira câmara e uma terceira câmara, e à z 5 segunda cabeça de pistão pode dividir a segunda cavidade na segunda câmara e uma quarta câmara.

Esse aparelho de bombeamento pode ainda compreender uma válvula de quatro vias tendo uma primeira abertura conectada por fluido a uma bomba hidráulica, uma segunda abertura conectada por fluido a um reservatório hidráulico, uma terceira abertura conectada por fluido à terceira câmara do corpo, e uma quarta abertura conectada por fluido à quarta câmara do

: corpo.

Esse aparelho de bombeamento alternativamente pode i compreender uma primeira válvula de haste e prato conectada o 15 por fluido entre a bomba hidráulica e a terceira câmara do corpo, uma segunda válvula de haste e prato conectada por fluido entre a bomba hidráulica e a quarta câmara do corpo,

uma terceira válvula de haste e prato conectada por fluido entre a quarta câmara do corpo e um reservatório hidráulico e uma quarta válvula de haste e prato conectada por fluido

7 entre a terceira câmara do corpo e o reservatório

. hidráulico.

Um primeiro solenoide pode ser conectado por i fluido entre uma fonte de fluido hidráulico e cada uma das

7 primeiras e terceiras válvulas de haste e prato, e um segundo solenoide pode ser conectado por fluido entre a fonte de fluido hidráulico e cada uma das segundas e —

quartas válvulas de haste e prato. ' O texto anterior delineia características de várias « modalidades de modo que aqueles versados na técnica possam Í compreender melhor os aspectos da presente divulgação. + 5 Aqueles versados na técnica reconhecerão que eles podem prontamente usar a presente divulgação como uma base para projetar ou modificar outros processos e outras estruturas para realizar os mesmos fins e/ou conseguir as mesmas vantagens das modalidades aqui apresentadas.

Aqueles versados na técnica também deve perceber que essas construções equivalentes não se afastam do espírito e do escopo da presente divulgação e que eles podem fazer várias . mudanças, substituições e alterações neste documento sem se | afastar do espírito e do escopo da presente divulgação.

Claims

—- REIVINDICAÇÕES -

1. APARELHO DE BOMBEAMENTO DE UMA FERRAMENTA DENTRO DO POÇO, caracterizado por compreender; um corpo tendo uma cavidade alojando um pistão alternativo definindo primeiras e segundas câmaras dentro da cavidade; e um bloco de válvula ativa compreendendo uma pluralidade de válvulas ativas, em que a pluralidade de válvulas ativas inclui uma primeira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, a pluralidade de válvulas ativas inclui uma segunda válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo e cada uma da pluralidade de válvulas ativas é configurada para ser atuada ativamente entre as posições abertas e fechadas.

2. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma da pluralidade de válvulas ativas compreender uma válvula de retenção e uma válvula de alívio e em que cada válvula de alívio tem um ajuste de pressão de alívio de cerca de 3.500 psi.

3. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma da pluralidade de válvulas ativas compreender uma válvula de retenção e uma válvula de alívio e em que cada válvula de alívio tem um ajuste de pressão de alívio entre uma pressão de bombeamento do pistão alternativo e uma pressão máxima de saída de uma bomba hidráulica configurada para fornecer

| 7 1 | 2 . ? o i potência hidráulica para o pistão alternativo.

4, Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pluralidade de , válvulas ativas compreender ainda uma terceira válvula | 7 5 ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, a pluralidade de válvulas ativas ainda compreende uma quarta válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo, e o aparelho de bombeamento compreende ainda: uma bomba hidráulica; um primeiro solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas ativas; e . um segundo solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das primeiras, segundas, 2 15 terceiras e quartas válvulas ativas. |

5. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por: o primeiro solenoide ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa a fim de abrir a primeira válvula ativa; a segunda válvula ativa a fim de fechar a segunda i válvula ativa; , a terceira válvula ativa a fim de fechar a terceira válvula; e a quarta válvula ativa a fim de abrir a quarta eo " , | válvula ativa; e o segundo solenoide ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa a fim de fechar a primeira válvula ativa; a segunda válvula ativa a fim de abrir a segunda válvula ativa; a terceira válvula ativa a fim de abrir a terceira válvula ativa; e a quarta válvula ativa a fim de fechar a quarta válvula ativa.

6. Aparelho de bombeamento, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado por a pluralidade de válvulas ativas compreender ainda uma terceira válvula | 15 ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, à pluralidade de válvulas ativas compreende ainda uma quarta válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo, e o aparelho de bombeamento compreende ainda: uma bomba hidráulica; um primeiro solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das primeiras e quartas válvulas ativas; um segundo solenoide conectado por fluido entre a bomba hidráulica e cada uma das segundas e terceiras válvulas ativas; um terceiro solenoide conectado por fluido entre a

. - 4 - + . i bomba hidráulica e cada uma das primeiras e quartas válvulas ativas; e um quarto solenoide conectado por fluido entre a : bomba hidráulica e cada uma das segundas e terceiras 7 5 válvulas ativas.

7. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por: o primeiro solenoide ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa a fim de fechar a primeira válvula ativa; e a quarta válvula ativa a fim de fechar a quarta . válvula ativa; i o segundo solenoide ser configurado para fornecer o 15 fluido hidráulico da bomba hidráulica para: | a segunda válvula ativa a fim de fechar a segunda válvula ativa; e a terceira válvula ativa a fim de fechar a terceira válvula ativa; o terceiro solenoide ser configurado para fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a primeira válvula ativa a fim de abrir a primeira i válvula ativa; e ? a quarta válvula ativa a fim de abrir a válvula quarta válvula ativa; e o quarto solenoide ser configurado para fornecer L o ARA rs | i 5 fluido hidráulico da bomba hidráulica para: a segunda válvula ativa a fim de abrir a segunda válvula ativa; e ” a terceira válvula ativa a fim de abrir a terceira ” 5 válvula ativa.

8. Aparelho de bombeamento, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma pluralidade de módulos de bombeamento substancialmente similares incluíndo: um primeiro módulo de bombeamento que compreende o corpo, o pistão alternativo e o bloco de válvula ativa; e um segundo módulo de bombeamento que compreende um . corpo adicional, um pistão alternativo adicional dentro de uma cavidade do corpo adicional e um bloco de válvula ativa adicional, em que o bloco de válvula ativa do primeiro módulo de bombeamento é conectado por fluido ao bloco de válvula ativa adicional do segundo módulo de bombeamento.

9. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cavidade do corpo compreender primeiras e segundas cavidades, a primeira cavidade compreende a primeira câmara, a segunda cavidade compreende a segunda câmara, uma primeira porção do pistão divide a primeira cavidade na primeira câmara e uma t terceira câmara, e uma segunda porção do pistão divide a segunda cavidade na segunda câmara e uma quarta câmara.

10. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda uma válvula de quatro vias tendo uma primeira abertura conectada por fluido a uma bomba hidráulica, uma segunda abertura conectada por fluido a um reservatório hidráulico, ” 5 uma terceira abertura conectada por fluido à terceira câmara do corpo e uma quarta abertura conectada por fluido à quarta câmara do corpo.

11. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por ainda compreender uma primeira válvula de haste e prato conectada por fluido entre a bomba hidráulica e a terceira câmara do corpo, uma segunda válvula de haste e prato conectada por fluido entre ' a bomba hidráulica e a quarta câmara do corpo, uma terceira válvula de haste e prato conectada por fluido entre à | 15 quarta câmara do corpo e um reservatório hidráulico, e uma quarta válvula de haste e prato conectada por fluido entre a terceira câmara do corpo e o anular do furo de poço.

12. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda primeiros e segundos sSsolenoides, em que o primeiro solenoide é conectado por fluido entre uma fonte de fluido hidráulico e cada uma das primeiras e terceiras válvulas de haste e prato, e o segundo solenoide é conectado por fluido ' entre a fonte de fluido hidráulico e cada uma das segundas e quartas válvulas de haste e prato.

13. Aparelho de bombeamento, de acordo com a

. e 7 2 | reivindicação 12, caracterizado por a pluralidade de válvulas ativas compreender ainda uma terceira válvula ativa conectada por fluido à primeira câmara do corpo, a ' pluralidade de válvulas ativas ainda compreende uma quarta z 5 válvula ativa conectada por fluido à segunda câmara do corpo e o aparelho de bombeamento compreende ainda uma bomba hidráulica e uma pluralidade de solenoides adicionais conectada entre a bomba hidráulica e umas das primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas ativas.

14. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a fonte de fluido hidráulico conectada às primeiras, segundas, terceiras e . quartas válvulas de haste e prato ser a bomba hidráulica conectada à pluralidade de solenoides adicionais.

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15. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda uma bomba hidráulica, um solenoide e primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas de haste e prato, em que a bomba hidráulica está conectada por fluido às primeiras e segundas câmaras através das primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas de haste e prato e em que as primeiras, segundas, terceiras e quartas válvulas de haste e prato são i todas controladas pelo solenoide. 7

16. Aparelho de bombeamento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda um solenoide adicional e uma válvula de duas vias e duas

. 8 posições acionada pelo solenoide adicional, em que a válvula de duas vias e duas posições é configurada para ser aberta para equalizar a pressão da primeiras e segundas n câmaras do corpo.

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