BRPI0716876B1 - Conexão de cabo para uso em fundo de poço e método de fazer conexão de fundo de poço - Google Patents
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Description
(54) Título: CONEXÃO DE CABO PARA USO EM FUNDO DE POÇO E MÉTODO DE FAZER CONEXÃO DE FUNDO DE POÇO (51) Int.CI.: E21B 17/02 (30) Prioridade Unionista: 06/09/2006 US 11/516,348 (73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED (72) Inventor(es): CARL W. STOESZ; WALTER S. GOING III; STEVE ROSENBLATT
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONEXÃO DE CABO PARA USO EM FUNDO DE POÇO E MÉTODO DE FAZER CONEXÃO DE FUNDO DE POÇO.
CAMPO DA INVENÇÃO [001] O campo desta invenção refere-se a fazer uma conexão para um cabo de fundo de poço onde uma parte dele está no furo e a parte combinando é subsequentemente enviada para conexão à superfície.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Foram desenvolvidas técnicas pelas companhias de telecomunicações para avançar cabo de fibra ótica através de um conduto. Típicas de tais técnicas são as Patentes U.S. N° 4,856,760; 4,948,097; 4,990,033; 5,022,634; 5,199,689 e 5,205,542. Mais recentemente, foram desenvolvidas técnicas para bombear cabo de fibra ótico através de um conduto para uma localização de fundo de poço e então de retorno para a superfície através de um retorno conformado em U na localização de fundo de poço, como ilustrado nas Patentes U.S. RE 37,283 e RE 38,052. Estes projetos de fundo de poço são enderessados para conseguir perfis de temperatura de poço através do cabo de fibra ótica. A natureza da técnica de envio não se refere propriamente à conexão a sensores ou instrumentos de fundo de poço ou instrumentos ou outro equipamento que já estavam no fundo de poço. Assim existe uma necessidade que seja enderessado pela presente invenção de como conectar dispositivos de fundo de poço à superfície quando eles já estiverem no furo.
[003] Um estilo de conectores molhados para aplicações elétricas envolve um componente macho com uma faixa de contato externa e um componente de contrapartida fêmea com uma faixa sobre uma superfície interna. A parte da coluna deixada no poço tem um primeiro ponto central geralmente com o componente fêmea voltado para cima.
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A coluna se estendendo para dentro desde a superfície tem um segundo ponto central com o componente macho se estendendo para baixo longitudinalmente. O ponto central sendo estendido para dentro é rotacionalmente orientado enquanto ele avança em direção ao ponto central fêmea de forma que os componentes macho e fêmea alinhamse antes de serem empurrados junto até que os contatos elétricos em cada um estejam opostos um ao outro para completar o circuito. Alguns exemplos são as patentes U.S N— 6,439,932 e 4,510,797. Conectores molhados que completam circuitos de tubulação de uma maneira semelhante são ilustrados nas Patentes U.S N— 6,755,253; 6,390,193 e 6,186,229. Alguns conectores combinam a conexão de linhas elétricas e linhas hidráulicas como ilustrados na Patente U.S. N° 6,209,648. Os conectores molhados para linhas de fio que envolvem uma característica de divisão sem um furo principal na conexão são ilustrados na Patente U.S N° 5,058,683.
[004] Alguns conectores envolvem um receptáculo de furo polido e uma coluna que é inserida nele. O receptáculo tem um botão se estendendo radialmente dentro do furo e a coluna tem em seu exterior um anel circunferencial que é uma espiral aberta com bordas curvadas para cima. Quando a coluna estiver completamente inserida no receptáculo de furo polido o conduto central é unido e as abas curvadas são ditas achar o botão para fazer contato elétrico no furo polido sem nenhuma necessidade de alinhamento rotacional. Este projeto é ilustrado na Patente U.S. N° 5,577,925.
[005] Deste modo, existe uma necessidade que é enderessada pela presente invenção de como conectar dispositivos de fundo de poço à superfície com um cabo quando eles já estão no furo. A presente invenção enderessa esta necessidade permitindo os sensores, instrumentos ou equipamento de acionamento de potência a serem instalados na localização desejada no furo e permitindo a eles serem conecPetição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 5/23
3/9 tados ao cabo para potência e/ou transmissão de sinal para cima até uma conexão de fundo de poço, conhecida na técnica como uma conexão molhada. Uma coluna pode ser estendida desde a a superfície com a outra metade da conexão molhada e acasalada no fundo de poço. Como resultado, o furo principal e o furo auxiliar se tornam conectados no fundo de poço. A parte inferior do furo auxiliar tem o cabo nele já conectado a sensores de fundo de poço ou dispositivos que já estão em posição. Depois que a conexão molhada é formada, a invenção permite ao cabo para enviar potência, sinal, ou qualquer outro propósito para baixo no conduto auxiliar que está agora conectado desde os dispositivos de fundo de poço até a superfície, até que uma conexão para a parte inferior daquele cabo seja feita no fundo de poço. Uma característica pode ser também provida para reter a conexão junto e para dar um sinal de superfície que a conexão foi feita. Estas e outras características da presente invenção serão mais prontamente claras àqueles versados na técnica desde uma revisão da descrição da modalidade preferida abaixo de e os desenhos associados com a compreensão de que o âmbito pleno da invenção é a ser encontrado nas reivindicações.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Um cabo que envia potência, sinais, ou informação é conectado molhado no fundo do poço. A parte inferior do cabo pode estar em um conduto auxiliar a uma tubulação principal e ser instalado já conectada a sensores, instrumentos ou outro equipamento de fundo de poço. A conexão é formada no fundo de poço para conectar uma coluna com seu conduto auxiliar à parte da coluna e seu conduto auxiliar que estão abaixo. O cabo já no furo tem uma virola de extremidade superior para conexão a uma virola sobre a extremidade inferior de um cabo enviado no conduto auxiliar superior depois que a conexão molhada é formada. Quando as virolas conectam elas são seguras juntas
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4/9 e um sinal vai para a superfície de que elas conectaram. Uma porta de desvio permite a substituição do fluido original com um segundo fluido depois que a conexão foi feita. Os condutos auxiliares conectados têm um conduto lateral em comunicação fluídica para uso no envio do cabo com fluido circulante.
DESCRIÇÃO DETALHADA DO DESENHO [007] A figura 1 é uma vista em corte mostrado esquematicamente logo antes da conexão de segmentos de cabo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA [008] A figura 1 mostra um componente fêmea 10 e um componente macho 12 de um conector molhado de fundo de poço que é geralmente de um tipo conhecido na técnica com algumas modificações. Embora o desenho seja esquemático, aqueles versados na técnica observarão que é ilustrada somente a parte da conexão molhada que é de interesse. As tubulações principais que são conectadas quando esta junção é formada não são mostradas para clareza de compreensão da invenção. Ao invés, uma linha auxiliar inferior 14 é conectada através de um conector 16 a um ponto central 18, o qual é uma parte do conector fêmea 10. A parte inferior de uma coluna tubular (não mostrada) é também conectada ao ponto central 18 de forma que quando os componentes 10 e 12 são trazidos juntos, a tubulação principa (não mostrada) acaba sendo conectada desde a superfície no ponto central 18 bem como o conduto auxiliar superior 20 ao conduto auxiliar inferior 14, novamente no ponto central 18.
[009] Na modalidade preferida, um segundo conduto auxiliar superior 22 tem um componente macho de conexão molhada 24 em sua extremidade para engatar o ponto central 18 de forma a fornecer um caminho de circulação de retorno para a superfície desde um circuito fluido que começa na superfície com o conduto 20 e continua através do ponto central 18 e de volta para a superfície através do componenPetição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 7/23
5/9 te 24 e conduto 22. Falando de modo geral, os condutos 20 e 22 se estenderão paralelamente um ao outro na coluna superior (não mostrada) com um componente macho singular 12 em sua extremidade inferior. Em essência, no produto real, existirão várias localizações de conexão macho no ponto central 12 que são paralelas uma à outra. A conexão do conduto principal (não mostrada) estará geralmente próximo ao centro com as conexões macho auxiliares em um raio comum em torno do centro do componente macho 12. Cada componente macho que entra no ponto central 18 é vedado com uma vedação 26 ou 28. No caso da conexão entre o conduto 14 e o ponto central 18 aquela conexão é feita na superfície antes que a coluna inferior (não mostrada) que tem o ponto central 18 em sua extremidade superior é estendida dentro do furo e sustentada apropriadamente tal como por um vedador ou âncora (não mostrado). O cabo 30 é também montado dentro do conduto 14 e conectado aos dispositivos de fundo de poço que irão interagir com todos na superfície antes que o conjunto seja estendido dentro e corretamente sustentado. Opcionalmente, o conduto 14 pode ser também conectado a uma ferramenta de fundo de poço atuada a pressão como uma válvula de segurança de subssuperfície. Neste caso um cabo pode se estender através do conduto 14 e para um dispositivo de fundo de poço enquanto um tê é conectado a outro dispositivo que funciona à pressão. A pressão pode então ser aplicada desde o conduto 20 antes do cabo 34 ser bombeado para baixo ou abaixo através do conduto 22 enquanto retendo o cabo 34 em posição, para comunicar com o conduto 14 através do ponto central 18. Dependendo da configuração, pode haver um conduto tal como 22 associado com cada conduto 20 e seu respectivo conduto combinando 14. Se isto é feito, dispositivos discretos de fundo de poço podem ser atingidos para operação por pressão embora tendo também a capacidade de fazer uma conexão elétrica ao mesmo tempo. Se os cabos estão no
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6/9 lugar e conectados, eles podem ficar conectados com a pressão descendo uma linha tal como 22 e indo para um dispositivo conectado operado a pressão. Deste modo, a extremidade inferior do cabo 30 é completamente pré-ligado a sensores, instrumentos, ferramentas de fundo de poço, processadores ou qualquer elemento que esteja no fundo do poço quando o conjunto cuja extremidade de topo é o ponto central 18 é estendido no furo e sustentado.
[0010] O ponto central combinando com o ponto central 18 chega com a extremidade superior da coluna tubular (não mostrada) e com os condutos 20 e 22 conectados ao ponto central macho 32 mostrado esquematicamente em linhas tracejadas e uma parte do qual pode ser considerado conectores machos 12 e 24. Enquanto o ponto central 32 se aproxima do ponto central 18 que já está sustentado no furo com o cabo 30 conectado aonde ele precisa ir, o conduto 20 não tem o cabo 34 dentro dele. O cabo 30 tem uma virola 36 presa no ponto central 18 em um assento 48 com uma ponta 40 exposta para a passagem 42. [0011] Depois que os condutos 20 e 22 são conectados ao ponto central 18 através do ponto central macho 32 o cabo 34 é enviado desde a superfície através do conduto 20 preferencialmente por circulação fluídica através de um circuito que começa na superfície e vai através do conduto 20, pontos centrais 32 e 18 que são conectados, e para fora através do conduto 22 e de volta para a superfície. O fluido circulante traz o cabo 34 e sua virola frontal 44 na direção da passagem 42. A virola 44 passa por um bloqueio 46 que permite à virola 44 avançar através da passagem 42 para contactar a virola 36. O bloqueio 46 previne a virola 44 de retroceder fora de contato da virola 36 uma vez que contato foi feito. O fluido que é usado para avançar a virola 44 para baixo do conduto 20 flui através das passagens 48 que se tornam obstruidas quando a virola 44 avança para uma posição de contactar com a virola 36. Dessa maneira, é enviado um sinal para a
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7/9 superfície na forma de um pico na pressão do fluido circulante para indicar que as virolas fizeram contato. A passagem de desvio 43 permite para uma taxa de baixa de fluxo em torno da virola 44. Esta característica pode ser usada para bombear para fora o fluido original e substituí-lo com um segundo fluido. A passagem de desvio é dimensionada de tal forma que uma indicação de pressão ainda será observada na superfície. O pessoal de superfície pode então testar a integridade do contato determinando se os circuitos através dos cabos 34 e 30 estão completos. Um meio de fazer isto é monitorar a fibra enquanto a injeção está acontecendo. Uma conexão ótica rotativa conectada entre o carretel de fibra ótica e um refletômetro de domínio de tempo ótico (OTDR) é um exemplo de como isto é feito.
[0012] Os cabos 34 e 30 podem ser um único cabo de fibra ótica ou um cabo múltiplo. O ponto central 18 pode prover uma orelha de orientação para girar a virola 44 para alinhar corretamente os cabos para ter certeza que sejam conectados os certos. Estes cabos como aquele termo é usado aqui pode transportar potência, sinais, dados na forma de eletricidade, de luz ou outras formas e um cabo único pode ter propósitos múltiplos ou um propósito único, dependendo da aplicação. O envio da virola 44 pode ser realizada bombeando um fluido viscoso, circulando um gás, avançando mecanicamente o cabo 34 ou outras técnicas de envio comparáveis. O bloqueio 46 pode tomar uma variedade de formas sendo um exemplo rodas que aceitam a virola 44 girando em uma dada direção sem a capacidade para reverter. Outros dispositivos de catraca são também contemplados. O bloqueio pode ser de um projeto onde ele pode ser superado bombeando para baixo o conduto 22. Nesta configuração ele poderia ser uma mola ou um anel em O. Esta operação retornará a virola 44 para fora de seu respectivo conduto e de volta furo acima. Se existem vários condutos paralelos para o conduto 20 quando bombeando para baixo do conduto
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8/9 o conduto onde é desejado recuperar o cabo pode ser deixado só enquanto os outros são pressurizados. Esta configuração com a opção de bombear o fundo de poço no conduto 22 ao mesmo tempo moverá somente a virola no conduto desejado de volta furo acima enquanto deixando os outros no lugar. O conduto 30 pode ser de múltiplo propósito servindo como um conduto para proteger o cabo 30 e permitindo a transmissão de pressão de fluido para uma ferramenta de fundo de poço como uma válvula de segurança de subssuperfície, por exemplo que é movida através de aplicação ou remoção de pressão desde o conduto 22 na superfície. Embora somente um conduto único 20 foi mostrado para simplificar a apresentação, aqueles versados na técnica observarão que muitos condutos podem ser estendidos paralelamente ao conduto 20 para conectar as contrapartes ao conduto 14 de forma que muitos cabos em diferentes pares conectados de condutos nos pontos centrais 18 e 32 podem ser estendidos para conectar a uma variedade de dispositivos já pré-conectados quando o ponto central 18 e tudo abaixo dele foi inicialmente estendido dentro do furo. O conduto 22 pode ser comum àqueles outros pares de condutos que conectam através de pontos centrais combinando 18 e 32 ou na alternativa cada par de condutos conectados pode ter seu próprio caminho de recirculação para a superfície desde os pontos centrais conectados 18 e 32. As virolas são mais uma opção para um contato de extremidade para os componentes de cabo. Estas virolas podem fazer a conexão limitando com um bloqueio para prevenir o desengate ou elas podem se interbloquear quando contactando para integrar uma característica de bloqueio simplesmente em virtude de estarem estendidas juntas.
[0013] Aqueles versados na técnica observarão que agora existe uma habilidade para pré-ligar os componentes de fundo de poço e simplesmente estender um cabo desde a superfície para ligar em um conexão molhada de fundo de poço. Não há necessidade de estender
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9/9 o cabo em um conduto auxiliar desde a superfície até um ponto central tal como 32. Ao invés, a conexão mecânica pode ser formada na conexão molhada de fundo de poço com o ponto central inferior préligado aos sensores de fundo de poço, processadores ou outros dispositivos de fundo de poço. A integridade mecânica dos condutos conectados pode ser testada e confirmada. Se ela se verificar, então os cabos podem ser enviados. Isto é para ser contrastado com a extensão dos cabos nus ou em condutos conectados a um ponto central como 32 somente para aprender depois de acasalar os pontos centrais 18 e 32 que um conduto está danificado ou que o cabo conectado ao ponto central 32 está de alguma maneira danificado.
[0014] Embora tenha sido estabelecido acima a modalidade preferida, aqueles versados na técnica observarão que o âmbito da invenção é significativamente mais amplo e como esboçado nas reivindicações que aparecem abaixo.
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Claims (24)
- REIVINDICAÇÕES1. Conexão de cabo para uso em fundo de poço que compreende:uma coluna inferior (14) compreendendo ainda um primeiro ponto central (18) adjacente a uma extremidade superior (16) dele e pelo menos uma primeira conexão de cabo (36, 42) no primeiro ponto central (18) compreendendo ainda pelo menos um primeiro cabo (30) que se estende desde a primeira conexão de cabo (36, 42) e conectado operacionalmente a pelo menos um dispositivo de fundo de poço;uma coluna superior (22) compreendendo um segundo ponto central (32) adjacente a uma extremidade inferior e pelo menos um conduto superior (20) se estendendo desde o ponto central (32) ao longo da coluna superior (22);caracterizada pelo fato de que os pontos centrais (18, 32) quando conectados no fundo de poço proveem um alinhamento do pelo menos um conduto superior (20) com uma passagem (42) para a pelo menos uma primeira conexão de cabo (36, 42); e pelo menos um segundo cabo (34) tendo uma segunda conexão de cabo (44) adjacente a uma extremidade inferior dele, no envio através do pelo menos um conduto superior (20) à passagem (42) depois da conexão dos pontos centrais (18, 32), faz contato com a pelo menos uma primeira conexão de cabo (36).
- 2. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:o pelo menos um conduto superior (20) compreende pelo menos dois condutos superiores (20, 22) em comunicação fluídica com a passagem (42).
- 3. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:Petição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 13/232/6 a passagem (42) compreende ainda um dispositivo de captura (46) para a segunda conexão de cabo (44) para retê-la em contato com a primeira conexão de cabo (36).
- 4. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:a segunda conexão de cabo (44), pelo menos em parte, obstrui a passagem (42) mediante sua chegada nela para permitir que um sinal de sua chegada vá para cima do furo.
- 5. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:um conduto inferior (14) se estendendo desde o primeiro ponto central (18) para o dispositivo de fundo de poço com o primeiro cabo (30) disposto nele.
- 6. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:os pontos centrais (18, 32) compreendem uma conexão molhada formada no fundo de poço.
- 7. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:cada um dos primeiro (30) e segundo (34) cabos compreendem elementos discretos que se alinham na passagem (42).
- 8. Conexão de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que:a passagem (42) compreende uma característica de orientação para a segunda conexão de cabo (44) para induzi-la a girar para alinhar os elementos discretos.
- 9. Conexão de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que:a segunda conexão de cabo (44) pode ser liberada através de um circuito com fluido circulante compreendendo o conduto superiPetição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 14/233/6 or (20) através da passagem (42) e de retorno para cima através de outro conduto superior (20).
- 10. Conexão de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que:a chegada da segunda conexão de cabo (44) na passagem (42) pelo menos obstrui o circuito (20, 42, 22) parcialmente para enviar um sinal de pressão para a superfície de contato entre as conexões de cabo.
- 11. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:os cabos (30, 34) compreendem pelo menos um feixe de fibra ótica.
- 12. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:cada um dos cabos (30, 34) compreende pelo menos um feixe de fibra ótica, um fio de transmissão de potência, um fio de transmissão de dados ou um fio de sinal.
- 13. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:o primeiro ponto central (18) compreende uma pluralidade de pares das primeiras conexões de cabo e o segundo ponto central (32) compreende uma pluralidade de condutos superiores (20, 22) cada um levando a uma passagem (42) discreta onde uma primeira conexão de cabo (40) é disposta para permitir acoplamentos discretos das primeira e segunda conexões de cabo através dos pontos centrais (18, 32), quando montado um ao outro.
- 14. Conexão de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que:as passagens discretas são fluidicamente conectadas a um conduto superior (22) dedicado que não está alinhado em uma passaPetição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 15/234/6 gem (42) para acesso de contato a uma primeira conexão de cabo (40).
- 15. Método de fazer uma conexão de fundo de poço, caracterizado por compreendendo:estender em um conjunto inferior compreendendo um ponto central inferior (18) com pelo menos uma conexão de cabo inferior (40) que é conectado a um dispositivo de fundo de poço por um cabo inferior (30);suportar o conjunto inferior no poço;estender em um conjunto superior (20, 22, 32) com um ponto central superior (32) e pelo menos um conduto superior (20, 22) se estendendo no ponto central superior (32);conectar os pontos centrais no fundo de poço;alinhar o conduto superior (20) com a conexão de cabo (40) pela conexão; e enviar uma conexão de cabo superior, conectada a um cabo superior (34), em contato com a que conexão de cabo inferior através do conduto superior (20) depois da conexão.
- 16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreendendo:prover pelo menos dois condutos superiores (20, 22); criar um circuito de dois ditos condutos superiores (20, 22) conectados por uma passagem (42) em pelo menos um dos pontos centrais (18);entregar o cabo superior (34) com circulação através do circuito (20, 42, 22).
- 17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende:segurar a segunda conexão de cabo (44) contra a primeira conexão de cabo (40) para manter seu contato.Petição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 16/235/6
- 18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende:pelo menos parcialmente bloquear a passagem (42) quando a segunda conexão de cabo (44) contata a primeira conexão de cabo (40); e usar tal bloqueio para criar um pico de pressão no circuito como um sinal de superfície de conexão.
- 19. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende:prover elementos múltiplos nos cabos para suas respectivas conexões; e alinhar os elementos antes ou enquanto as conexões (44, 40) fazem contato.
- 20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende:prover pelo menos um cabo de fibra ótica, uma linha de potência, uma linha de dados ou uma linha de sinal como os cabos (30, 34).
- 21. Conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:um conduto inferior (14) se estendendo desde o primeiro ponto central (18) para o dispositivo de fundo de poço com o primeiro cabo (30) disposto nele;a passagem (42) em parte desvia da primeira conexão de cabo para permitir uma pressão para ser comunicada ao conduto inferior (14) para um segundo dispositivo diferente daquele conectado ao primeiro cabo (30).
- 22. Conexão de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que:o pelo menos um conduto superior (20) compreende peloPetição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 17/236/6 menos dois condutos superiores (20, 22) em comunicação fluídica com a passagem (42);com as primeira e segunda conexões de cabo (40, 44) conectadas e o segundo cabo (34) disposto em um conduto superior (20), o segundo dispositivo pode ser operado por pressão a partir de outro conduto superior.
- 23. Conexão de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que:o segundo cabo (34) é removível de uma conexão para a primeira conexão de cabo (40) com uma reversão de circulação no circuito (22, 42, 20).
- 24. Conexão de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que:os condutos superiores (20, 22) e a passagem (42) definem um circuito através do qual qualquer fluido originalmente presente nele pode ser substituído.Petição 870180000333, de 03/01/2018, pág. 18/23
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