BRPI0710755A2 - unidade de vÁlvula - Google Patents

Abstract

UNIDADE DE VÁLVULA. A invenção fornece uma unidade de válvula compreendendo um conduto (1) com um furo (1 b) para passagem de fluido através dela. A unidade de válvula também compreende um membro de vedação (30) que é móvel dentro do conduto (1) para abrir e fechar o furo (1 b). O conjunto de vedação tem uma sede de válvula (20, 22) em que o membro de vedação (30) veda quando o furo (lb) é fechado, e em que a sede de válvula (20, 22) é móvel dentro do conduto (1). A invenção também fornece uma unidade de válvula compreendendo um membro de vedação (30), uma primeira sede de válvula (20) para o membro de vedação, e uma segunda sede de válvula (22) para o membro de vedação. A unidades de válvula podem ser reajustáveis. A invenção ainda fornece uma unidade de válvula de chapeleta, em que a chapeleta (30) é articulável através de mais do que 90<198> e uma unidade de válvula de chapeleta bi-direcional.

Description

"UNIDADE DE VÁLVULA"

Esta invenção refere-se a uma unidade de válvula,particularmente a uma unidade de válvula de chapeleta.

As válvulas de chapeleta são largamente utilizadas emcondutos de fluido que transferem fluidos entre um reservatório de poço deóleo e uma fonte. As válvulas de chapeleta são tipicamente válvulas de umadireção que são articuladas em um lado do conduto, de modo que em umaconfiguração aberta elas são dispostas geralmente paralelas ao conduto, forado furo, porém podem articular-se através de uma posição fechada, na qualelas obstruem o furo do conduto e situam-se através de seu eixo geométrico.

Na posição fechada, as válvulas de chapeleta tipicamente selam-se contra umasede anular no furo interno do conduto, e a pressão do fluido atrás dachapeleta tipicamente mantém a chapeleta rigorosamente fechada contra asede, contanto que a pressão diferencial através da chapeleta persista.

A chapeleta pode mover-se de volta para sua posição abertaoriginal se a pressão diferencial através da sede for removida ou invertida,permitindo que os fluidos escoem em uma direção, porém retendo a pressãona outra.

As válvulas de chapeleta convencionais necessariamente retêma pressão em apenas uma direção e permitem transmissão de fluido na outra.

A invenção fornece uma unidade de válvula tendo um condutocom um furo para passagem de fluido, um membro de vedação que é móveldentro do conduto para abrir e fechar o furo, e em que o conjunto de vedaçãotem uma sede de válvula em que o membro de vedação sela quando o furo éfechado, e em que a sede de válvula é móvel dentro do conduto.

Tipicamente, a sede de válvula é móvel em uma configuraçãovedante em que o membro de vedação encaixa com a sede de válvula paravedar o furo, e uma configuração aberta, em que o membro de vedação nãoencaixa na sede.A sede é típica axialmente móvel dentro do furo.

Tipicamente, o membro de vedação tem uma primeiraconfiguração aberta em que o furo da unidade de válvula é aberto, e umasegunda configuração em que o furo é fechado e a passagem de fluido érestringida. Tipicamente, há também uma terceira configuração do membrode vedação onde o furo é aberto.

O membro de vedação pode ser articuladamente móvel dentrodo furo e a sede pode ser axialmente móvel em relação ao ponto articulado domembro de vedação.

De acordo com a presente invenção é também provida umaunidade de válvula para um conduto de fluido, o conjunto compreendendo ummembro de vedação, uma primeira sede de válvula para o membro de vedaçãoe uma segunda sede de válvula para o membro de vedação.

O membro de vedação pode ser uma chapeleta.

Pelo menos uma (e tipicamente cada uma) das primeira esegunda sedes de válvula pode mover-se em relação à chapeleta. A chapeletapode tipicamente vedar contra uma ou outra (ou ambas) das sedes.

Tipicamente, a chapeleta pode mover-se de uma primeiraconfiguração aberta para uma configuração fechada, e tipicamente tambémpode adotar uma terceira (aberta) configuração. Tipicamente, a chapeleta éarticulada de um lado e a articulação permite movimento giratório através demais do que 90° de rotação em torno da articulação. Tipicamente, aarticulação permite mais do que 180° de movimento da primeira posiçãoaberta (por exemplo, até 190° de movimento), de modo que a terceira posiçãoaberta pode ser girada através de mais do que 90° em relação à primeiraposição aberta. Tipicamente, esta figura é aproximadamente 180°, embora ograu exato de rotação não importe; é suficiente que a terceira posição abertada chapeleta seja no outro lado da articulação em vez de no primeiro.

Tipicamente, em uma primeira configuração a chapeleta podemover-se em um primeiro arco e na segunda configuração a chapeleta podemover-se em um segundo arco diferente.

A chapeleta é tipicamente solicitada por um dispositivo demola da primeira configuração aberta em relação as segunda e terceiraconfigurações. Tipicamente, a mola pode ser uma mola de extensão, visto queesta permite elevadas forças de mola, embora em algumas formas derealização o dispositivo de mola possa ser uma mola de torção.

As sedes de válvula são tipicamente móveis axialmente dentrodo conduto. As sedes de válvula são tipicamente fixadas nas faces extremasdas luvas que deslizam dentro do furo do conduto. As luvas podem serimpelidas por dispositivos de mola movendo-as através do conduto. Motoreselétricos (ou outros) podem ser usados no lugar das molas.

A invenção também fornece uma unidade de válvula dechapeleta, em que a chapeleta é articulável através de mais do que 90°.

A unidade de válvula pode ser reajustável. O conjunto deválvula pode compreender um sistema de reajuste, cujo acionamento podeprovocar o movimento da unidade de válvula da configuração fechada àaberta. O sistema de reajuste pode ser acionável para mover pelo menos umadas primeira e segunda sedes de válvula para uma posição predeterminada.

A unidade de válvula pode ser acionável por qualquer um dosseguintes meios: um temporizador; um sinal de freqüência de rádio; umaferidor de pressão; um pulso de pressão; uma substância química; e umaindução eletromagnética.

Onde a unidade de válvula incorporar um sistema de reajuste,o sistema de reajuste pode ser responsivo a qualquer dos seguintes meios: umtemporizador; um sinal de freqüência de rádio; um aferidor de pressão; umpulso de pressão; uma substância química; e uma indução eletromagnéticapara movimento seletivo do conjunto de válvula em uma configuraçãopredeterminada.A invenção também fornece uma unidade de válvula dechapeleta bi-direcional.

As formas de realização da presente invenção serão agoradescritas por meio de exemplo e com referência aos desenhos anexos, emque; -

Α Fig. 1 é uma vista em seção lateral de uma unidade deválvula em uma primeira (aberta) configuração;

A Fig. 2 é uma vista detalhada de uma chapeleta da unidade deválvula da Fig. 1, mostrada na primeira (aberta) configuração;

A Fig. 3 é uma vista em perspectiva da chapeleta da Fig. 2;

A Fig. 4 mostra uma parte do sub-motor da unidade de válvulada Fig. 1 da primeira configuração;

A Fig. 5 é uma vista em seção lateral da chapeleta da Fig.3transicionando entre a primeira (aberta) e uma segunda (fechada) posição;

A Fig. 6 é uma vista em seção lateral da chapeleta da Fig. 4 nasegunda (fechada) posição;

A Fig. 7 é uma vista em perspectiva da chapeleta da Fig. 5 nasegunda (fechada) posição;

A Fig. 8 é uma vista em seção lateral da chapeleta em umaterceira (aberta) posição;

A Fig. 9 é uma vista em perspectiva da chapeleta da Fig. 7 naterceira (aberta) configuração;

A Fig. 10 é uma vista em seção lateral de um sub-motor daunidade de válvula da terceira (aberta) configuração;

A Fig. 11 é uma vista extrema da unidade de válvula mostradanas figuras anteriores; e

A Fig. 12 é uma vista em seção lateral de um alojamento daunidade de válvula da Fig. 1.

Referindo-se agora aos desenhos, a Fig. 1 mostra uma vista emseção lateral de uma unidade de válvula. A unidade de válvula tem uminvólucro externo formado por um alojamento tubular 1, que é fixado em umcoluna embaixo de uma junção 2 superior. As respectivas extremidades doalojamento 1 e junção 2 superior podem ter conectores de extremidadesconvencionais (por exemplo, caixa/pino etc), a fim de elaborar a unidade deválvula em um coluna de tubulação, tal como uma produção de coluna detubulação para a recuperação de fluidos de produção dos reservatórios dehidrocarbonetos. O alojamento 1 tem um furo anular para conter os várioscomponentes internos, e para atuar como um conduto para o fluxo de fluidosatravés do alojamento 1 e junção 2 superior.

O alojamento 1 tem diferentes diâmetros internos ao longo desua extensão, como é melhor mostrado na Fig. 12. Na extremidade inferior doalojamento 1, o furo inferior Ia tem um diâmetro interno estreito paraconexão com a coluna de tubulação embaixo do alojamento. O diâmetrointerno aumenta escalonadamente em um primeiro ressalto anular ls, paraformar um furo médio lb, e novamente em um segundo ressalto anular Is',para formar um furo superior lc. O furo superior Ic acomoda um espaçadorde cavidade 3 colocado entre o segundo ressalto anular Is' e a junção 2superior. O espaçador de cavidade 3 incorpora o mecanismo da chapeletadentro dele, e pode opcionalmente ser vedado no furo superior Ic por anéis-Oou similares.

O espaçador de cavidade 3 tem um furo interno 3b que écoaxial com o furo médio Ib do alojamento entre os primeiro e segundoressaltos anulares Is e Is'. O furo 3b do espaçador de cavidade 3 tem omesmo diâmetro interno que o furo médio lb, de modo que quando oespaçador de cavidade 3 é colocado dentro do alojamento 1, o furo 3b doespaçador de cavidade 3 efetivamente constitui uma extensão contínua dofuro médio lb. Este furo combinado acomoda um tubo de fluxo inferior 20 eum tubo de fluxo superior 22. O diâmetro externo dos tubos de fluxo 20 e 22é um encaixe de vedação dentro do furo 3 b do espaçador de cavidade 3 edentro do foro médio Ib do alojamento, porém os tubos de fluxo 20, 22 sãodemasiado largos para passar pelo ressalto ls, ou para entrar no foro estreito2b da junção 2 superior. Os tubos de fluxo são, entretanto, dimensionadospara serem deslizáveis dentro dos foros Ibe 3b.

O foro mais estreito 2b da junção 2 de fluxo superior evita queo tubo de fluxo superior 22 mova-se para cima após ele ter-se ressaltado parafora na junção 2 superior. Da mesma maneira, o ressalto anular Is no extremoinferior do alojamento é mais estreito do que o tubo de fluxo inferior 20, edesse modo impede seu movimento para baixo dentro do foro Ib doalojamento 1. Opcionalmente os tubos de fluxo 20, 22 podem ser vedadosdentro dos foros lb/3b por vedações de anel-O, etc, embora em algumasformas de realização isto não seja necessário.

O foro 3b do espaçador de cavidade 3 é um conduto de fluidopara escoar fluidos de produção de um reservatório embaixo do alojamento euma chapeleta 30 é fornecida para fechar o foro 3b do espaçador de cavidade3 e para controlar o fluxo. É freqüentemente necessário colocar um obturadorou testar em pressão o conduto antes de outras operações começarem e aunidade de válvula descrita é útil para prover a barreira para conduzir estasoperações e então sendo removido para permitir fluxo de duas direções, umavez as operações de teste ou colocação do obturador tenham sidocompletadas.

O espaçador de cavidade tem uma primeira cavidade pie umasegunda cavidade p2 dispostas em um lado do foro 3b. As cavidades pl e p2são axialmente dispostas abaixo e acima de um oscilador articulado anular 5que é colocado em uma reentrância anular do espaçador de cavidade 3. Ascavidades pl e p2 são tipicamente simétricas entre si e são dimensionadaspara acomodar a chapeleta 30 quando ela é dobrada horizontal ao eixogeométrico do foro 3b.Quando o conjunto é na configuração mostrada na Fig. 1, achapeleta 30 está na primeira (aberta) configuração e é desviada para longe,para fora do furo 3b, da primeira cavidade pl do espaçador de cavidade 3,paralelo ao eixo geométrico do furo 3b. A primeira cavidade pl é tipicamentelocalizada acima da segunda cavidade p2.

A chapeleta 30 é articuladamente fixada em um pino pivô 6passando através de uma alavanca 7 em um lado da chapeleta 30. O pino 6 éancorado no oscilador articulado anular 5. O oscilador articulado anular 5 élocalizado no ponto médio entre as duas cavidades pl e p2, de modo que achapeleta 30 pode mover-se para dentro de quaisquer cavidades pl, p2,articulando-se em torno do pino 6.

Uma ligação em cotovelo 8 é articuladamente fixada a umsegundo pino estendendo-se através da alavanca 7, e um braço de ligação 10conecta a ligação em cotovelo 8 a um pino de travamento 11, localizado emum furo axial estreito 14, colocado acima da chapeleta 30 no espaçador decavidade 3. O furo axial estreito 14, no qual o pino de travamento 11 élocalizado, aloja uma mola de extensão 13 mantida em tensão entre o pino detravamento 11 e uma âncora de mola 12 fixada no extremo inferior do furo14, adjacente à junção 2 superior. A tensão na mola 13 puxa o braço de ligação 10 para cima em direção à junção 2 superior. Esta tensão é transmitidaà chapeleta 30 via o membro de ligação 8 e a alavanca 7, que impulsiona achapeleta 30 para mover-se no sentido de um relógio nas figuras em torno dopino pivô 6, para fora da primeira cavidade pl e para dentro do furo 3b.Entretanto, a chapeleta 30 pode somente articular-se para fora da cavidade plquando ela está desengatada do espaçador 3, e quando o furo não é obstruídopor um tubo de fluxo. Assim, quando o tubo de fluxo inferior 20 obstrui ofuro 3b, evita que a chapeleta 30 de gire para fora da cavidade pl.

Como mostrado nas Figs. 1 a 4, na primeira (aberta)configuração, o tubo de fluxo inferior 20 ocupa uma posição estendendo-seentre as cavidade pl e p2 no espaçador de cavidade 3. Como mostrado na Fig.11, a chapeleta 30 tem um perfil côncavo em cada face, que corresponde aperfis externos dos tubos de fluxo 20, 22. Assim, embora o tubo de fluxoinferior 20 seja disposto através da cavidade pl, a chapeleta 30 é forçadadentro da cavidade e não pode obstruir o furo 3b. Em certas formas derealização, a chapeleta 30 pode ser restringida dentro de qualquer das duascavidades (ou em outra posição) por meio de um trinco (não mostrado)independentemente dos tubos de fluxo, para evitar que a mola 14 mova achapeleta 30 até o trinco ser liberado.

O tubo de fluxo inferior 20 pode ser axialmente movido dentrodo furo 3 b por meio de um motor elétrico 40 (Fig. 4) que gira umaengrenagem sem fim 41 que se encaixa com as estrias externas de uma porcaanular 42 circundando o tubo de fluxo inferior 20 e mantido entre os mancaisde empuxo 43 na superfície externa do tubo de fluxo inferior 20. As roscas nodiâmetro interno da porca rosqueada 42 encaixam-se com as roscascorrespondentes do diâmetro externo do tubo de fluxo inferior 20, de modoque o motor elétrico 40 gira a engrenagem sem-fim 41, a porca rosqueada 42retida axialmente entre os mancais de empuxo 43, giram em torno de seuseixos geométricos causando relativo movimento axial do tubo de fluxoinferior 20 dentro do furo lb. Assim, o tubo de fluxo inferior 20 pode seraxialmente movido em qualquer das duas direções, de acordo com a direçãode rotação do motor elétrico 40.

Em algumas formas de realização, o motor 40, a engrenagemsem-fim 41 e as roscas das porcas rosqueadas 42 são escolhidos de modo queo tubo de fluxo inferior 20 somente mova-se por uma pequena distância paracada rotação da porca 42. Isto permite movimentos axiais muito precisos dotubo de fluxo inferior 20, de modo que sua exata posição dentro doalojamento 1 possa ser conhecida de acordo com as leituras do (ou sinais parao) motor elétrico 40. O motor pode ser programado para executar um certonúmero de rotações do motor (correspondendo a uma precisa translocaçãoaxial do tubo de fluxo 20), quando ele recebe um sinal para assim proceder. Omotor pode ser programado para executar uma configuração de movimentoscorrespondendo a várias diferentes posições axiais do tubo de fluxo 20.

Em algumas formas de realização, a porca estriada 42 pode sersubstituída por um parafuso de esfera.

A posição axial do tubo de fluxo superior 22 dentro do furo doespaçador de cavidade é tipicamente restringida por um tirante de contato 15,que é cativo em um sulco anular 3g no lado interno do espaçador de cavidade3 e que se estende dentro do furo no qual o tubo de fluxo superior 22 éalojado. O tirante de contato 15 tem elasticidade inerente e é normalmentesolicitado radialmente para dentro. Assim, na ausência de quaisquer outrasforças, ele contrai-se contra a superfície externa do tubo de fluxo superior 22.A superfície externa do tubo de fluxo superior 22 tem três sulcos 23, 24 e 25para receber o tirante de contato 15. O sulco superior 25 tem ladosmutuamente paralelos que são perpendiculares ao eixo geométrico do furo 3b,de modo que quando o tirante de contato 15 está no sulco superior 25, eleevita movimento relativo entre o tirante de contato 15 e o tubo de fluxo 22. Osdois sulcos inferiores 23 e 24 têm cada um lado inferior que é perpendicularao eixo geométrico do furo 3b, e um lado superior que é inclinado. Assim,quando o tirante de contato 15 está nos sulcos inferiores, o tubo de fluxo 22não pode mover-se para cima em relação ao tirante de contato 15, porque olado inferior perpendicular de cada sulco 23, 24 ressalta para fora do tirantede contato 15. Entretanto, o movimento axial para baixo do tubo de fluxo 20em relação ao tirante de contato 15 é permitido, porque o tirante de contatopode deslizar para cima do lado superior inclinado de cada sulco 23, 24, eexpandir-se radialmente para fora do sulco 3g.

O sulco anular 3g alojando o tirante de contato 15, conecta ofuro 3b alojando o tubo de fluxo superior 22 com a passagem axial 14alojando a mola 13 e o pino de travamento 11. O pino de travamento 11 temuma etapa entre uma parte de estreito diâmetro 11a, em sua extremidadeinferior, e uma parte de grande diâmetro 11b, em sua extremidade superior.

Quando a parte de grande diâmetro Ilb do extremo superior do pino detravamento situa-se sobre o sulco anular 3g contendo o tirante de contato 15,evita expansão radial do tirante de contato 15, e o mantém pressionadoradialmente para dentro em um dos sulcos 23, 24 na superfície externa dotubo de fluxo superior 22. O tirante de contato 15 não pode deslocar os ladosinclinados dos sulcos 23, 24 para cima, porque não pode expandir-seradialmente para fora do sulco 3g, e assim quando a parte de grande diâmetrodo pino de travamento 1 Ib é axialmente alinhada com o sulco 3g, o tirante decontato não pode expandir-se radialmente e o movimento axial do tubo defluxo inferior 20 dentro do furo 3b é desse modo evitado. Quando a parte deestreito diâmetro 1 Ia do pino de travamento 11 é localizada sobre o tirante decontato 15 e o sulco 3g, o tirante de contato é capaz de expandir-seradialmente dentro do sulco anular 3g, e assim o tirante de contato 15 podeexpandir-se radialmente e deslizar os lados inclinados dos sulcos 23, 24, paracima e o tubo de fluxo superior 22 pode mover-se axialmente para baixo,dentro do furo 3b.

O tubo de fluxo superior 22 é solicitado para baixo por umamola (não mostrada) disposta entre o extremo superior do tubo de fluxoinferior 20 e o extremo inferior da junção 2 superior. A mola é forte e ésuficiente para impulsionar o tubo de fluxo 22 para baixo, e desse modoexpandir radialmente o tirante de contato 15 por meio dos lados inclinadosdos sulcos 23, 24, no lado externo do tubo de fluxo superior 22.

Em uso, a unidade de válvula corre para dentro do furo daconfiguração aberta mostrada nas Figs. 1 a 4. O tubo de fluxo superior 22 étravado em oposição ao movimento axial pelo tirante de contato 15 sendoradialmente comprimido dentro dos sulcos 3g e 23. A parte de grandediâmetro 11b do pino de travamento 11 é axialmente alinhada com o tirantede contato 15 evitando sua expansão, e assim travando o tubo de fluxosuperior 22 embaixo e mantendo a mola acima dele em compressão. O tubode fluxo inferior 20 é, em sua posição mais elevada, dirigido axialmente paracima contra o tubo de fluxo superior 22, e mantendo a chapeleta 30 nacavidade ρ1, evitando sua rotação em torno do pino pivô 6. Assim, o fluido élivre para escoar através do furo contínuo 3b em uma ou outra direção.

A unidade de válvula pode ser usada deste modo para circularfluido em um coluna de ferramenta convencional.

Quando a unidade de válvula de chapeleta é para ser fechadapara obstruir o furo 3b, por exemplo durante operações de colocação deobturador ou teste de pressão, o motor 40 é ativado e a porca 42 gira em seueixo geométrico pelo número desejado de revoluções, para mover o tubo defluxo inferior 20 axialmente para baixo dentro do furo 3b até a extremidadesuperior do tubo de fluxo inferior 20 ser nivelada com o oscilador articulado5, entre as cavidades pl e p2. Um membro de fecho (não mostrado)tipicamente mantém a chapeleta 30 na cavidade pl, e assim evita omovimento do pino de travamento 11 dentro do canal axial 14, e desse modoevita o movimento axial do tubo de fluxo superior 22, por meio do tirante decontato 15.

Uma vez o tubo de fluxo inferior 20 tenha se movido parabaixo para longe da cavidade superior pl na qual a chapeleta 30 é alojada, ofecho é liberado e a chapeleta 30 é então livre para mover-se para baixoatravés do furo 3b. A tensão aplicada à chapeleta 30 por meio da mola 13,transmitida através do pino de travamento 11, braço de ligação 10, ligação emcotovelo 8 e alavanca 7, começa então a mover a chapeleta 30articuladamente em torno do pino pivô 6, como mostrado na Fig. 5. A Fig. 5 éuma vista em seção parcial com o tubo de fluxo inferior 20 omitido paraclareza. Normalmente o tubo de fluxo inferior 20 seria na posição mostradana Fig. 6.

Opcionalmente, as formas de realização podem ser construídassem um fecho para manter a chapeleta 30 na cavidade superior pl até o tubode fluxo inferior 20 ter alcançado o oscilador articulado 5. Em tais formas derealização, a força aplicada pela mola 13 à chapeleta 30 para girá-la em tornodo pino pivô 6 pode ser razoavelmente fraca, e as forças de fricção e inérciaenvolvidas significam que o tubo de fluxo inferior 20 quase alcançou ooscilador articulado 5, como mostrado na Fig. 6, na ocasião em que chapeleta30 começa a girar em torno do pino pivô 6 para dentro do furo 3 b doespaçador de cavidade.

Como a mola 13 contrai-se, a parte de grande diâmetro 1 Ib dopino de travamento 11 é puxada para cima dentro do canal axial 14 quando achapeleta 30 gira em torno do pino pivô 6. Igualmente, a chapeleta 30 alcançaa posição mostrada na Fig. 6, onde a chapeleta 30 é disposta através do eixogeométrico do furo 3b, a parte de grande diâmetro 11 b do pino de travamento11 livra o sulco anular 3g contendo o tirante de contato 15, deixando o tirantede contato 15 livre a expandir-se radialmente para fora do sulco 3g. Nesteponto, a mola (não mostrada) impulsionando o tubo de fluxo superior 22 parabaixo do furo 3b, aciona a expansão radial do tirante de contato 15 por meiodo lado inclinado do sulco 23 na superfície externa do tubo de fluxo superior22, de modo que o tubo de fluxo superior 22 move-se rapidamente para baixo,para colidir com a face superior da chapeleta 30 em sua posição fechada,como mostrado na Fig. 6. Uma vedação na face inferior do tubo de fluxosuperior 22 une-se com uma face de vedação anular correspondente no ladosuperior da chapeleta 30 e no ponto de colisão o tirante de contato 15 mantidono sulco 3g é axialmente alinhado com o segundo sulco 24 na superfícieexterna do tubo de fluxo superior 22. O sulco 24 é assimétrico de umamaneira similar ao sulco 23 e tem um lado perpendicular inferior e um ladoinclinado superior. Quando o lado perpendicular inferior do sulco 24 passapelo tirante de contato 15, o tirante de contato 15 é capaz de recuarradialmente para dentro do sulco 24, e tem elasticidade inerente o bastantepara fazê-lo, sem forças externas sendo aplicadas nele. Neste ponto, asuperfície de vedação inferior na extremidade do tubo de fluxo superior 22 évedada contra a face de vedação superior da chapeleta 30. O tubo de fluxosuperior 22 é pressionado contra a chapeleta 30 pela mola acima dele.

A vedação entre a superfície superior do tubo de fluxo superior22 e a face de vedação inferior da chapeleta 30 não é hermética neste ponto ehá uma certa quantidade de "salpico" axial dentro do sistema, por causa datolerância do sulco 24 e do tirante de contato 15. A fim de remover o salpico evedar o furo 3b, o motor elétrico 40 é então sinalizado para iniciar omovimento axial do tubo de fluxo inferior 20, de volta para cima do furo 3b, afim de comprimir suas vedações superiores em sua face extrema contra umacorrespondente face de vedação anular na superfície inferior da chapeleta 30.

O motor 40 pode ser acionado ao contrário até a chapeleta 30 ser firmementevedada entre as faces de vedação dos tubos de fluxo superior e inferior. Otubo de fluxo inferior 20 é tipicamente vedado dentro do furo do alojamento 1e/ou espaçador de cavidade 3, e opcionalmente o tubo de fluxo superior 22pode ser vedado da mesma maneira, prevenindo assim a comunicação defluido através da chapeleta 30, embora ela esteja na posição fechada mostradana Fig. 6.

A chapeleta 30 é agora resistente a pressões diferenciais emuma ou outra direção. Isto permite que operações de teste de pressão ou deajuste do obturador sejam realizadas.

Em algumas formas de realização, o tubo de fluxo superior 22pode ser inicialmente retido em sua posição superior mostrada na Fig. 1,embora o tubo de fluxo inferior 20 esteja abaixado para permitir a operaçãoda chapeleta 30 contra a sede estática, provida pelo tubo de fluxo inferior 20,de uma maneira convencional. Assim, a chapeleta 30 poderia ser libertadapara articular-se em torno do pino pivô 6, para dentro e para fora da cavidadesuperior pl com o tubo de fluxo inferior 20 na posição da Fig. 6, de modo queos fluidos escoando para cima do tubo de fluxo inferior 20 poderiam passarpela chapeleta 30 de uma maneira convencional, porém os fluidos escoandona direção oposta estabeleceriam uma pressão diferencial e fechariam a facede vedação inferior da chapeleta 30 contra o tubo de fluxo inferior 20.

Alternativamente, o tubo de fluxo superior 22 pode ser movidopara a posição mostrada na Fig. 6, e preso lá, com sua extremidade inferioraxialmente alinhada com o oscilador articulado anular 5, e o tubo de fluxoinferior 20 pode ser movido furo abaixo e também preso por meios detravamento separados, de modo que a chapeleta 30 pode então articular-se emtorno do pino pivô 6, para dentro e para fora da cavidade inferior p2, eajustar-se contra a face de vedação do tubo de fluxo superior 22 na posição daFig. 6, de modo que os fluidos escoando para baixo para o tubo de fluxosuperior 22 poderiam passar pela chapeleta 30 de uma maneira convencional,porém os fluidos escoando na direção oposta estabeleceriam uma pressãodiferencial e fechariam a face de vedação superior da chapeleta 30 contra otubo de fluxo superior 22. Tipicamente, a chapeleta 30 pode ser presa naposição fechada até o tubo de fluxo inferior 20 ter liberado a cavidade inferior p2.

Opcionalmente, o tirante de contato 15 pode ser retido acimado lado perpendicular do sulco 24 e impedido de expansão pela parte degrande diâmetro Ilb do pino de travamento 11, como previamente descrito,para evitar o movimento axial do tubo de fluxo superior 22 dentro do furo 3b,de modo que o tubo de fluxo superior 22 pode permanecer com sua face devedação superior em alinhamento axial com o oscilador articulado 5, comomostrado na Fig. 6 e Fig. 7, e a chapeleta 30 pode ajustar-se contra o tubo defluxo superior 22, e oscilar para baixo, para dentro da cavidade superior p2. Ofluido escoando furo 3b abaixo pode então passar pela chapeleta 30 demaneira normal, porém o fluido escoando do faro 3b acima estabelece umapressão diferencial através da vedação entre a face superior da chapeleta e asvedações extremas no tubo de fluxo superior 22, que fecham a chapeletacontra a sede do tubo de fluxo superior 22 e evitam a passagem de fluidonaquela direção. Se desejado, o tubo de fluxo superior 22 pode ser preso naposição para operar a chapeleta 30 nesta direção por um período de tempo.

Entretanto, em muitos casos, a vedação provida pela chapeleta sendo pressionada entre os dois tubos de fluxo, como mostrado na Fig. 6, ésuficiente para permitir teste de pressão ou o ajuste do obturador, e uma vezque estas operações sejam completadas, o operador desejará remover avedação completamente e reassumir a circulação de fluidos de duas direçõesdentro do furo 3b. A comunicação de fluido de duas direções pode assim serrestaurada através da chapeleta 30, após a operação de uma direção, emambas direções.

Quando o fluxo de duas direções através do alojamento é paraser restabelecido, o tubo de fluxo inferior 20 move-se axialmente para baixo,da mesma maneira, usando-se o motor elétrico 40 para permitir movimentopara baixo da chapeleta 30 em torno do pino pivô 6, como mostrado na Fig. 8.

Uma vez o tubo de fluxo inferior 20 tenha-se movido livre dacavidade inferior p2, o tubo de fluxo superior 22 pode ser destravado paramover-se axialmente dentro do furo 3g. Isto pode ser obtido por trincosseparados ou manipulando-se a tensão da mola 13 para contrair mais paraarticular a chapeleta 30 em torno do pino pivô 6, fazendo com que a chapeletapenetre na cavidade inferior p2, para fora do furo 3b, e fazer a parte degrande diâmetro 1 Ib do pino de travamento 11 libere o sulco 3g, permitindodesse modo que o tirante de contato 15 expanda-se axialmente e libere o tubode fluxo superior 22 para movimento axial no furo 3b.

A mola entre a junção 2 superior e o tubo de fluxo superior 22impulsiona o tubo de fluxo superior 22 para baixo, causando expansão radialdo tirante de contato 15 pelo lado inclinado do sulco 24, como previamentedescrito.

O desprendimento do pino de travamento 11 do tirante decontato 15 permite assim o movimento axial do tubo de fluxo superior 22,além do oscilador articulado 5, sob a chapeleta 30 e dentro do contato devedação com a face inferior do tubo de fluxo inferior 20. Neste ponto, otirante de contato 15 então encaixa-se repentinamente dentro do sulco anularplano 25, acima do sulco 24, travando desse modo o tubo de fluxo superior 22contra movimento axial em uma ou outra direção. Neste ponto, o motorelétrico pode então ser acionado novamente ao contrário, para mover o tubode fluxo inferior 20 para cima, a fim de pressionar as vedações extremas dostubos de fluxo juntas e estabelecer um conduto de duas direções para o fluxode fluido através do furo Ib do alojamento. Este também absorve qualquersalpico axial no sistema.

O perfil côncavo nas superfícies superior e inferior dachapeleta 30 acomoda as superfícies externas dos tubos de fluxo. Em certasformas de realização, a chapeleta pode ser presa na posição dentro dequalquer das duas cavidades, ou dentro da posição fechada.

A chapeleta 30 e os tubos de fluxo 20, 22 podem serreajustáveis no fundo de poço. A unidade de válvula pode ser programadapara causar movimento seletivo da chapeleta 30 e dos tubos de fluxo 20, 22para uma configuração de reajuste predeterminada.

Os mecanismos de sinalização usados para iniciar o motorelétrico podem ser de qualquer espécie adequada, por exemplo, etiquetasRFID podem cair através do furo, a fim de iniciar atividades pré-programadasdo motor elétrico, ou linhas de controle elétrico podem estender-se dasuperfície. Os pulsos de pressão no furo ou linhas hidráulicas podem tambémser usados para sinalizar, ou qualquer outro caminho de sinalizaçãoconvencional atualmente usado para a ativação de instrumentos de fundo depoço. Outro meio de ativar o motor pode envolver o uso de um aferidor depressão, substâncias químicas específicas ou indução eletromagnética. Omotor pode tipicamente ser energizado por baterias a bordo alojadas dentro doespaçador de cavidade ou energia elétrica pode ser suprida por cabos dentrodo coluna. Se desejado, o motor pode ser um motor hidráulico e outrasvariações podem ser incorporadas sem prender-se às formas de realizaçãoparticulares descritas aqui.

As vedações entre a chapeleta e os tubos de fluxo podem serrealizadas nos tubos de fluxo ou na chapeleta. As vedações podem ser metal-com-metal ou vedações de elástico convencionais. A forma precisa devedação não é crítica. Em algumas formas de realização, pode ser preferívelprover uma vedação em um tubo de fluxo e a outra vedação na chapeleta,dependendo da orientação da chapeleta.

Evidentemente, a chapeleta pode funcionar em uma ou outradireção e possíveis formas de realização não são limitadas àquelas descritasaqui.

Modificações e melhoramentos podem ser incorporados semdesvio do escopo da invenção.

Claims (34)

1. Unidade de válvula, caracterizada pelo fato de compreender:um conduto com um furo para passagem de fluido através dele;um membro de vedação que é móvel dentro do conduto paraabrir e fechar o furo; eem que a unidade de válvula tem uma sede de válvula em queo membro de vedação veda quando o furo é fechado e a sede de válvula émóvel dentro do conduto.

2. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato da sede de válvula ser móvel entre uma configuraçãode vedação em que o membro de vedação encaixa-se com a sede de válvulapara vedar o furo, e uma configuração aberta, em que o membro de vedaçãonão pode encaixar-se na sede.

3. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato da sede ser axialmente móvel dentro do furo.

4. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato do membro de vedação ter uma primeiraconfiguração aberta em que o furo da unidade de válvula é aberto e uma segundaconfiguração em que o furo é fechado, e a passagem de fluido ser restringida.

5. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato do membro de vedação ter uma terceira configuraçãoem que o furo é aberto.

6. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 4 ou 5,caracterizada pelo fato do membro de vedação ser solicitado por umdispositivo de mola em direção à segunda configuração fechada.

7. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato do membro de vedação ser solicitado pelo dispositivode mola da primeira configuração aberta em direção à terceira configuraçãoaberta via a segunda configuração fechada.

8. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 6 ou 7,caracterizada pelo fato da mola ser selecionada do grupo consistindo de: umamola de extensão e uma mola de torção.

9. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato do membro de vedação serarticuladamente móvel dentro do furo, e a sede ser axialmente móvel emrelação ao ponto articulado do membro de vedação.

10. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato de uma segunda sede de válvula serfornecida, em que o membro de vedação é vedável quando o furo é fechado.

11. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato da segunda sede de válvula ser móvel em relação aomembro de vedação.

12. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato das sedes de válvula serem fixadas nas facesextremas das luvas que deslizam dentro do furo do conduto.

13. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato das luvas serem impelidas por dispositivos de mola, demodo que as luvas são móveis através do conduto.

14. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato do membro de vedação ser uma chapeleta.

15. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato da unidade de válvula ser reajustável empelo menos uma configuração predeterminada.

16. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato do membro de vedação ser articulado emum lado e a articulação permitir o movimento giratório através de mais doque 90° de rotação em torno da articulação.

17. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 16,caracterizada pelo fato da articulação permitir mais do que 180° demovimento.

18. Unidade de válvula para um conduto de fluido tendo umfuro para a passagem de fluido através dele, caracterizada pelo fato decompreender um membro de vedação que é móvel dentro do conduto paraabrir e fechar o furo, uma primeira sede de válvula para o membro devedação, e uma segunda sede de válvula para o membro de vedação.

19. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 18,caracterizada pelo fato do membro de vedação ser uma chapeleta.

20. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 18 ou-19, caracterizada pelo fato de pelo menos uma das primeira e segunda sedesde válvula ser móvel em relação ao membro de vedação.

21. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 18 a 20, caracterizada pelo fato do membro de vedação servedável contra pelo menos uma das sedes de válvula.

22. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 18 a 21, caracterizada pelo fato do membro de vedação sermóvel entre uma primeira configuração aberta e uma segunda configuraçãofechada, em que o membro de vedação fecha o furo.

23. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 22,caracterizada pelo fato do membro de vedação ser móvel em uma terceiraconfiguração aberta.

24. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 22 ou-23, caracterizada pelo fato do membro de vedação ser solicitado por umdispositivo de mola em direção à segunda configuração fechada.

25. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 24,caracterizada pelo fato do membro de vedação ser solicitado pelo dispositivode mola da primeira configuração aberta em direção à terceira configuraçãoaberta, via a segunda configuração fechada.

26. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 22 a 25, caracterizada pelo fato da unidade de válvula serreajustável em uma ou mais das configurações.

27. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 18 a 26, caracterizada pelo fato do membro de vedação serarticulado de um lado e a articulação permitir movimento giratório através demais do que 90° de rotação em torno da articulação.

28. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 27,caracterizada pelo fato da articulação permitir mais do que 180° demovimento.

29. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 18 a 28, caracterizada pelo fato das sedes de válvula seremaxialmente móveis dentro do conduto.

30. Unidade de válvula de acordo com qualquer uma dasreivindicações 18 a 29, caracterizada pelo fato das sedes de válvula seremfixadas nas faces extremas das luvas que deslizam dentro do furo do conduto.

31. Unidade de válvula de acordo com a reivindicação 30,caracterizada pelo fato das luvas serem impelidas por dispositivos de molapara movê-las através do conduto.

32. Unidade de válvula de acordo com qualquer reivindicaçãoprecedente, caracterizada pelo fato da unidade de válvula ser acionável porqualquer dos seguintes: um temporizador; uma etiqueta de identificação defreqüência de rádio; um aferidor de pressão; um pulso de pressão; umasubstância química e um trocador eletromagnético.

33. Unidade de válvula de chapeleta para um conduto defluido, caracterizada pelo fato da chapeleta ser articulável através de mais doque 90°.

34. Unidade de válvula de chapeleta bi-direcional,caracterizada pelo fato de ser para um conduto de fluido.