BRPI0718832A2

BRPI0718832A2 - Método de expandir radialmente um elemento tubular

Info

Publication number: BRPI0718832A2
Application number: BRPI0718832-3A
Authority: BR
Inventors: Petrus Cornelis Kriesels; Pieter Van Nieuwkoop; Antonius Leonardus Maria Wubben
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2014-02-04
Also published as: GB2456699A; US20090255689A1; AU2007324594A1; GB2456699B; US8141647B2; AU2007324594B2; CA2669312C; CN101542070B; GB0906668D0; CN101542070A; WO2008061969A1; CA2669312A1

Description

“MÉTODO DE EXPANDIR RADIALMENTE UM ELEMENTO TUBULAR”

A presente invenção se refere a um método de expandir radialmente um elemento tubular.

A expansão de elementos tubulares encontra aplicação em vários campos da tecnologia incluindo, por exemplo, a produção de fluido de hidrocarboneto a partir de um furo de poço formado em uma formação geológica. Furos de poço geralmente são proporcionados com um ou mais revestimentos ou forros para prover estabilidade para a parede do furo de poço, e/ou para prover isolamento zonal entre camadas de formação geológica diferentes. As os termos “revestimento” e “forro” normalmente se referem a tubulares de furo de poço para suportar e estabilizar a parede do furo de poço, por meio de que é geralmente compreendido que um revestimento se estende a partir de um local furo abaixo até a superfície, enquanto que um forro não estende até a superfície completamente. Porém, neste relatório descritivo, os termos “revestimento” e “forro” são usados intercambiavelmente e sem distinção planejada.

Em uma construção convencional de furo de poço, vários revestimentos são fixados a intervalos de profundidade diferentes, e em um arranjo encaixado. Cada revestimento subseqüente tem que ser abaixado através do revestimento anterior e portando tem que ter um diâmetro menor que o revestimento anterior. Como resultado, o diâmetro disponível do furo de poço para produção de óleo e gás diminui com a profundidade. Para aliviar este inconveniente, tem sido a prática expandir radialmente os tubulares do furo de poço após o abaixamento dentro do furo de poço. Tal elemento tubular expandido é por exemplo uma seção de revestimento expandida ou uma cobertura expandida contra um revestimento existente previamente instalado. Se cada seção de revestimento for expandida para cerca do mesmo diâmetro, diâmetro disponível do furo de poço permanece substancialmente constante ao longo (uma porção) da sua profundidade, em oposição ao arranjo encaixado convencional pelo qual o diâmetro disponível do furo de poço diminui com a profundidade.

EP-044706-A2 descreve um método de expandir radialmente um elemento tubular por eversão de um tubo interno para formar um tubo externo em tomo de uma porção do tubo interno, os tubos sendo interconectados nas suas respectivas extremidades dianteiras para apresentar uma área de rolamento capaz de ser movida para frente. A área de rolamento é induzida a avançar bombeando fluido motor no espaço anular entre os tubos interno e externo. A medida que o elemento tubular se expande para um diâmetro maior, a parede se estira em direção circunferencial durante o processo de eversão. Portanto o raio de curvatura da parede na área de rolamento não só depende da resistência ao curvamento da parede, mas também da resistência ao estiramento da parede na direção circunferencial. Tal resistência ao estiramento tende a reduzir o diâmetro da seção expandida, e assim tende a reduzir o raio de curvatura da parede na área de rolamento.

Devido a tal raio de curvatura relativamente pequeno, a parede é submetida a deformações relativamente altas, levando assim a um risco aumentado de dano à parede durante o processo de eversão.

E portanto um objeto da invenção prover um método

aperfeiçoado de expandir radialmente um elemento tubular que supera as desvantagens da arte anterior.

Conforme a invenção é provido um método de expandir radialmente um elemento tubular, o método compreendendo induzir a parede 25 do elemento tubular a se curvar radialmente para fora e em uma direção axialmente reversa de modo a formar uma seção expandida do elemento tubular que se estende em tomo de uma seção não expandida do elemento tubular, em que dito curvamento ocorre em uma zona de curvamento da parede, em que um espaço anular é definido entre as seções não expandida e expandida, e em que pelo menos um componente de guia fica localizado no espaço anular, cada componente de guia sendo é disposto para guiar a parede durante dito curvamento de forma que a parede se curva a um raio de curvatura aumentado em relação ao curvamento da parede no caso do componente de guia estar ausente do espaço anular.

Será entendido que a expressão “curvamento da parede radialmente para fora e em uma direção axialmente reversa" se refere à eversão do elemento tubular por meio de que uma porção em forma de U da parede é formada da qual uma perna é a seção não expandida e a outra perna é 10 a seção expandida. Com o método da invenção é obtido que a parede se curva a um raio de curvatura relativamente grande durante o processo de eversão. Quer dizer, o raio de curvatura é maior que um raio de curvatura obtido se a parede do elemento tubular fosse induzida a se curvar radialmente para fora e em uma direção axialmente reversa na ausência do componente de guia. O 15 risco de dano para a parede devido a sobretensão é deste modo reduzido ou eliminado.

Ainda mais, a expressão “seção não expandida do elemento tubular” se refere a uma seção do elemento tubular que não foi (ainda) expandida por eversão com o método da invenção. Assim, a expressão não exclui seções do elemento tubular que foram submetidas a expansão antes da eversão com o método da invenção.

Adequadamente o componente de guia move a seção expandida radialmente para fora em relação à seção não expandida durante dito curvamento em virtude do componente de guia ficar comprimido entre as não expandida e expandida seções.

O componente de guia deve ser suficientemente grande para ficar comprimido entre as seções não expandida e expandida. Assim, o componente de guia deve ser de tamanho maior que a largura de um espaço anular hipotético que resultaria da eversão do elemento tubular por meio de que nenhum componente de guia está presente no espaço anular.

Para formar progressivamente a seção tubular expandida é preferido que o comprimento da dita seção expandida seja aumentado deslocando axialmente a seção não expandida em relação à seção expandida 5 na direção da zona de curvamento. A zona de curvamento define o local onde o processo de curvamento instantâneo ocorre. Então, deslocando-se axialmente a seção não expandida para a zona de curvamento, em relação à seção expandida, é obtido que a parede do elemento tubular é expandida progressivamente em um movimento de rolamento.

Se o elemento tubular se estende em direção vertical, por

exemplo para dentro de um furo de poço, o peso da seção tubular não expandida pode ser utilizado para contribuir para a força necessária para induzir movimento descendente da seção não expandida.

Adequadamente o componente de guia inclui um corpo que tem um corte transversal substancialmente circular para permitir o componente de guia para rolar ao longo de parede dita durante axialmente que move a seção não expandida em relação à seção expandida na direção da zona de curvamento.

A fim de permitir que o componente de guia seja guiado 20 adequadamente ao longo da parede, de modo apropriado, para cada componente de guia, a seção não expandida é na sua superfície externa provida com um respectivo perfil de guia que se estende substancialmente paralelo a um eixo longitudinal central do elemento tubular, o perfil de guia sendo é adaptado para permitir que o componente de guia role ao longo do 25 perfil de guia durante movimento axial da seção não expandida em relação à seção expandida.

Adequadamente, cada perfil de guia compreende, por exemplo, uma ranhura formada na parede da seção não expandida.

Para obter curvamento substancialmente uniforme da parede ao longo de sua circunferência, preferivelmente uma pluralidade de ditos componentes de guia é localizada no espaço anular e se próxima da zona de curvamento, os componentes de guia sendo regularmente espaçados na direção circunferencial do espaço anular.

Em uma modalidade preferida, o elemento tubular se estende

em um furo de poço formado em uma formação geológica por meio de que, por exemplo, a seção tubular expandida se estende adjacente à parede do furo de poço, ou adjacente à parede de um outro elemento tubular disposto no furo de poço. Em tal aplicação, a zona de curvamento da parede fica IO apropriadamente situada em uma extremidade inferior do elemento tubular.

Efetivamente, a seção expandida é mantida estacionária no furo de poço e a seção não expandida é movida em direção descendente do furo de poço de modo a aumentar progressivamente o comprimento da seção expandida.

O processo de curvamento é iniciado adequadamente em uma

extremidade inferior da parede (ainda) não expandida. Se o peso da seção não expandida for insuficiente para induzir movimento da zona de curvamento, adequadamente uma força descendente é exercida na não seção expandida tubular para mover a seção tubular não expandida em direção descendente do furo de poço.

Vantajosamente o furo de poço está sendo perfurado com uma coluna de perfuração que se estende através da seção tubular não expandida. Em tal aplicação não expandida a seção tubular e a coluna de perfuração preferivelmente são abaixadas simultaneamente através do furo de poço durante perfuração com a coluna de perfuração.

Para reduzir qualquer tendência a empenamento da seção não expandida durante o processo de expansão, a seção não expandida é centralizada vantajosamente na seção expandida usando qualquer meios de centralização apropriados. A invenção será descrita em seguida em mais detalhe e a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos em que:

A fíg. 1 mostra esquematicamente um método de eversão de um elemento tubular conforme a invenção.

primeira modalidade durante expansão em um furo de poço.

A fig. 6 mostra esquematicamente uma segunda modalidade de um elemento tubular expandido com o método da invenção.

A fíg. 7 mostra esquematicamente uma terceira modalidade de um elemento tubular expandido com o método da invenção.

um elemento tubular expandido com o método da invenção, durante uma fase primária do processo de expansão.

durante uma fase secundária do processo de expansão.

A fíg. 11 mostra esquematicamente a quarta modalidade durante uma fase terciária do processo de expansão.

A fíg. 12 mostra esquematicamente uma quinta modalidade de um elemento tubular expandido com o método da invenção.

A fíg. 13 mostra esquematicamente uma sexta modalidade de um elemento tubular expandido com o método da invenção.

Nas figuras e na descrição, números de referência de elementos idênticos se referem a componentes idênticos.

10

5

A fíg. 8 mostra o corte transversal 8-8 da fíg. 7.

A fíg. 9 mostra esquematicamente uma quarta modalidade de

20

A fíg. 10 mostra esquematicamente a quarta modalidade Deve ser notado que a fig. Iea porção correspondente da descrição se referem à eversão de um elemento tubular conforme o método da invenção. Na fig. 1, é mostrado um elemento tubular radialmente expansível 1 que compreende uma seção não expandida 2 e uma seção radialmente 5 expandida 4 que se estende em tomo de uma porção da seção não expandida

2. As seções não expandida e expandida 2, 4 são interconectadas em suas respectivas extremidades inferiores por uma porção de parede em forma de U

6 tendo uma superfície interna de raio de curvatura Rj. A porção de parede em forma de U 6 define uma zona de curvamento do elemento tubular 1.

A seção expandida 4 é formada por curvamento da

extremidade inferior da parede do elemento tubular 1 radialmente para fora e em uma direção axialmente reversa. Subseqüentemente a seção não expandida 2 é movida para baixo em relação à seção expandida 4 de forma que, como resultado, a seção não expandida 2 se toma evertida gradualmente para formar 15 a seção expandida 4. O raio de curvatura Ri na porção de parede em forma de U 6 resulta de um equilíbrio entre a tendência da parede a assumir um raio de curvatura relativamente grande devido à rigidez de curvamento inerente da parede, e a tendência da parede a assumir um raio de curvatura relativamente pequeno devido à resistência inerente da parede ao estiramento em direção 20 circunferencial. O raio de curvatura R1 é em seguida chamado de o raio de curvatura natural.

As figs. 2-4 mostram uma primeira modalidade de um elemento tubular 10 expandido com o método da invenção, o elemento tubular 10 tendo propriedades mecânicas semelhantes àquelas do elemento 25 tubular 1 da fíg. 1. Além disso, as propriedades geométricas do elemento tubular 10 antes da sua expansão são semelhantes às propriedades geométricas do elemento tubular 1 antes da sua expansão. O elemento tubular 10 inclui uma seção não expandida 12 e uma seção radialmente expandida 14 que se estende em tomo de uma porção da seção não expandida 12. As seções não expandida e expandida 12, 14 são interconectadas nas suas respectivas extremidades inferiores por uma porção de parede em forma de U 16 que tem uma superfície interna de raio de curvatura R2 maior que R1 mencionado acima com referência à fíg. 1. A porção de parede em forma de U 16 define 5 uma zona de curvamento do elemento tubular 10.

Uma pluralidade de componentes de guia na forma de rolos 17 é posicionada no espaço anular 18 definido entre a seção não expandida 12 e a seção expandida 14. Os rolos 17 são localizados na superfície interna curvada da porção de parede em forma de U 16, e são espaçados regularmente ao 10 longo da circunferência da porção de parede em forma de U 16. Cada rolo 10 é formado como um corpo cilíndrico, e é orientado de forma que seu eixo longitudinal central estende-se substancialmente perpendicular à direção radial do elemento tubular 10. Além disso, cada rolo 10 tem um diâmetro maior que duas vezes o raio de curvatura R1 da porção de parede em forma de 15 U 6 do elemento tubular 14 referido na fig. I. A seção não expandida 12 é na sua superfície externa provida, para cada rolo 17, com um perfil de guia respectivo, na forma de uma ranhura 18 formada na parede da seção não expandida 12. Cada ranhura 18 estende-se substancialmente paralela a um eixo longitudinal central 19 do elemento tubular 10, e é adaptada para 20 permitir que o rolo 17 correspondente role ao longo da ranhura 18 durante movimento axial da seção não expandida 12 em relação à seção expandida 14.

Durante operação normal da primeira modalidade (figs. 2-4) a seção expandida 14 é formada inicialmente por curvamento da parede do elemento tubular 10 na sua extremidade inferior radialmente para fora e em 25 uma direção axialmente reversa, ou de qualquer outra maneira apropriada. Subseqüentemente a seção não expandida 12 é movida para baixo em relação à seção expandida 14 de forma que, como resultado, a seção não expandida 12 é gradualmente evertida pra formar a seção expandida 14. Uma vez que os rolos 17 têm um diâmetro maior que duas vezes o raio de curvatura natural Ri, os rolos 17 são comprimidos entre as seções não expandida e expandida 12, 14 e assim induzem a parede do elemento tubular 10 a se curvar no raio de curvatura aumentado R2. Como resultado o elemento tubular 10 é expandido a um diâmetro maior que o elemento tubular 1 onde os rolos estão ausentes.

5 Na fig. 5 é mostrado o elemento tubular 10 das figs. 2-4

quando posicionado em um furo de poço 42 formado em uma formação geológica 44. Durante operação normal a porção de extremidade inferior da parede do (ainda não expandido) elemento tubular 10 é radialmente curvada para fora em uma direção axialmente reversa por qualquer meio apropriado 10 para formar inicialmente a seção inferior em forma de U 16. Subseqüentemente, uma força descendente é aplicada à seção não expandida 12 para mover a seção não expandida 12 gradualmente para baixo. A seção não expandida 12 assim se toma evertida progressivamente para se formar na seção expandida 14. Durante o processo de eversão, a seção inferior em forma 15 de U 16 move-se para baixo a aproximadamente metade da velocidade da seção não expandida 12. Em virtude da presença dos rolos 17 na porção de parede em forma de U 16, o raio de curvatura R2 da porção de parede em forma de U 16 é relativamente grande (comparado a Ri acima referido) de forma que o elemento tubular 10 é expandido a um diâmetro relativamente 20 grande. Se desejado, o elemento tubular 10 e/ou os rolos 17 podem ser selecionados de tal modo que a seção tubular expandida 14 é expandida firmemente contra a parede do furo de poço de forma que uma vedação é formada entre a seção tubular expandida 14 e a parede do furo de poço.

Na fig. 6 é mostrada a segunda modalidade que inclui o 25 elemento tubular 10 da fíg. 2 em combinação com uma coluna de perfuração 48 que se estende desde a superfície através da seção não expandida 12 até para o fundo do furo de poço 42. A coluna de perfuração 48 é provida com um dispositivo de guia tubular 52 para guiar e suportar a seção inferior em forma de U 16 do elemento tubular 10, o dispositivo de guia 52 sendo suportado por um anel de suporte 54 conectado à coluna de perfuração 48. O anel de suporte 54 é feito radialmente retrátil para permitir que ele passe de modo retraído através do dispositivo de guia 52 e através da seção não expandida 12. Além disso, a coluna de perfuração 48 é provida com uma 5 broca de perfuração 56 que é acionada em rotação ou por um motor de furo abaixo (não mostrado) ou por rotação da própria coluna de perfuração 48. A broca de perfuração 56 compreende uma broca piloto 58 e um escareador desmontável 60 para perfurar o furo de poço 42 no seu diâmetro nominal. A broca piloto 58 e o escareador 60, quando no modo desmontado, têm um 10 diâmetro máximo ligeiramente menor que o diâmetro interno do dispositivo de guia 52 para permitir que a broca piloto 58 e o escareador 60 sejam recuperados recobrado para a superfície através do dispositivo de guia 52 e através da seção tubular não expandida 12.

Durante operação normal da segunda modalidade (fíg. 6), a 15 broca de perfuração 56 é acionada em rotação para aprofundar o fiiro de poço 42 por meio de que a coluna de perfuração 48 e a seção tubular não expandida 12 movem-se simultaneamente para baixo para dentro do furo de poço 42. A seção tubular não expandida 12 pode ser composta a partir de seções de tubo individuais na superfície, como é prática normal para colunas tubulares como 20 colunas de perfuração, revestimentos ou forros. Alternativamente a seção tubular não expandida pode ser fornecida como um elemento tubular contínuo, como uma tubulação bobinada.

O dispositivo de guia 52 suporta a porção inferior em forma de U 16 da parede tubular, e guia a parede durante curvamento radialmente para 25 fora da mesma. Além disso, o dispositivo de guia 52 impede o curvamento radialmente para dentro da parede, pois tal curvamento radialmente para dentro poderia de resto ocorrer devido a compressão dos rolos 17 entre as seções tubulares não expandida e expandida 12, 14.

Inicialmente uma força descendente precisa ser aplicada à seção não expandida 12 para induzir abaixamento da mesma simultaneamente

\

com a coluna de perfuração 48. A medida que o comprimento da seção não expandida 12 no furo de poço 42 aumenta, o peso da seção não expandida 12 substitui gradualmente a força descendente aplicada. Finalmente, depois que o 5 peso da seção não expandida substituiu completamente a força descendente aplicada, uma força ascendente pode precisar ser aplicada à seção não expandida 12 para impedir sobrecarga da porção inferior em forma de U 16.

O peso da seção tubular não expandida 12 também pode ser usada para empuxo da broca de perfuração 56 para diante durante perfuração 10 do furo de poço 42. Tal força de empuxo é transmitida à broca de perfuração 56 mediante o dispositivo de guia 52 e o anel de suporte 54. Em uma modalidade alternativa, o dispositivo de guia 52 é dispensado e a força de empuxo é transmitida diretamente a partir da seção tubular não expandida para a coluna de perfuração, por exemplo mediante um mancai de empuxo 15 apropriado (não mostrado) entre a seção não expandida e a coluna de perfuração.

Assim, abaixando gradualmente a seção tubular não expandida 12 no furo de poço 42, a porção inferior de parede em forma de U 16 se curva progressivamente em direção radialmente para fora e axialmente reversa, 20 formando assim progressivamente a seção tubular expandida 14. Durante o processo de expansão, a porção inferior em forma de U 16 é suportada e guiada pelo dispositivo de guia 52 de modo a promover curvamento da parede da seção não expandida 12.

Em virtude da presença dos rolos 17 na porção de parede em 25 forma de U 16, o raio de curvatura R2 da porção de parede em forma de U 16 é maior que o raio de curvatura natural Ri de forma que o elemento tubular 10 é expandido a um diâmetro relativamente grande. Se desejado, as propriedades mecânicas e as dimensões do elemento tubular 10 e/ou dos rolos 17 podem ser selecionadas de tal modo que a seção tubular expandida 14 se toma expandida firmemente contra a parede do furo de poço de forma que uma vedação é formada entre a seção tubular expandida 14 e a parede do furo de poço.

Quando é exigido recuperar a coluna de perfuração 48 para a 5 superfície, por exemplo quando a broca de perfuração deve ser substituída ou depois que a perfuração se completou, o anel de suporte 54 é radialmente retraído e a broca de escareador 60 desmontada. Depois disso a coluna de perfuração 48 é recuperada através da seção tubular não expandida 12 para a superfície. O dispositivo de guia 52 pode permanecer furo abaixo. 10 Alternativamente o componente de guia pode ser feito desmontável para permitir que ele seja recuperado para a superfície de modo desmontado pela seção tubular não expandida 12.

Nas figs. 7 e 8 é mostrada a terceira modalidade que é substancialmente semelhante à segunda modalidade exceto que a terceira 15 modalidade inclui um dispositivo de guia diferente. O dispositivo de guia da terceira modalidade compreende uma pluralidade de rolos cilíndricos 62 dispostos em uma ranhura correspondente 64 da coluna de perfuração 48 ao nível dos rolos 17. Os rolos cilíndricos 62 rolam ao longo da ranhura 64 e ao longo da superfície interna da seção não expandida 12 durante rotação da 20 coluna de perfuração 48.

A operação normal da terceira modalidade (figs. 7 e 8) é substancialmente semelhante à operação normal da segunda modalidade, a exceto que os rolos cilíndricos 62 suportam radialmente a seção não expandida 12 e deste modo previnem radialmente curvamento para dentro da 25 porção de parede em forma de U 16 que ocorreria de outro modo devido ao efeito dos rolos 17 no espaço 18 anular. A fricção axial entre a seção não expandida 12 e os rolos 62 é reduzida como resultado do movimento de rolamento dos rolos 62 ao longo da superfície interna da seção não expandida 12. A resistência friccional a movimento descendente da seção não expandida 12 é deste modo reduzida.

Nas figs. 9-11, é mostrada a quarta modalidade que é substancialmente semelhante à segunda modalidade exceto em relação ao dispositivo de guia. A quarta modalidade inclui um dispositivo de guia que 5 tem uma série de blocos 66 circunferencialmente espaçados em tomo de uma inferior porção da coluna de perfuração 48. Os blocos 66 são móveis entre um modo radialmente estendido em que os blocos provêem suporte radial para a seção não expandida 12 ao nível da porção de parede em forma de U 16, e uma posição radialmente retraída em que os blocos 66 ficam livres da seção 10 não expandida 12. Também, os blocos 66 são axialmente móveis entre uma posição inferior (fig. 9) por meio de que a extremidade superior de cada bloco 66 é localizada substancialmente ao nível dos rolos 17, e uma posição superior (fig. 11) por meio de que a extremidade inferior de cada bloco 66 é localizada substancialmente ao nível dos rolos 17. Além disso, a coluna de 15 perfuração 48 é provida com um dispositivo de controle (não mostrado) para mover os blocos 66 entre as suas respectivas posições retraída e estendida, e entre as suas respectivas posições superior e inferior.

A operação normal da quarta modalidade (figs. 9-11) é substancialmente semelhante à operação normal da segunda modalidade, exceto que o dispositivo de controle induz cada bloco 66 a se mover em ciclos por meio de que cada ciclo compreende, em ordem subsequente, as seguintes etapas:

a) o bloco 66 é movido para sua posição axialmente superior enquanto no modo radialmente retraído,

b) o bloco 66 é movido para seu modo radialmente estendido por meio de que o bloco é solicitado contra a seção não expandida 12 e assim suporta radialmente a seção não expandida 12 para prevenir curvamento radialmente para dentro da porção de parede em forma de U 16,

c) permite-se que o bloco 66 se mova com a seção não expandida 12 em direção descendente em relação à coluna de perfuração 48, até alcançar sua posição axialmente inferior,

d) o bloco 66 é movido para seu modo radialmente retraído. O número de referência 67 indica o sentido de movimento dos blocos 66.

5 Na fig 12, é mostrada a quinta modalidade que é

substancialmente semelhante à segunda modalidade exceto com respeito ao dispositivo de guia. A quinta modalidade inclui um dispositivo de guia 70 tendo uma superfície externa 71 que se afila em direção para cima a partir de um diâmetro ligeiramente maior que o diâmetro interno da seção não 10 expandida 12 até um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro interno da seção não expandida 12. O dispositivo de guia 70 é conectado à coluna de perfuração 48 de tal modo que se permite que a coluna de perfuração 48 gire em relação ao dispositivo de guia 70 em tomo do eixo longitudinal central 19.

A operação normal da quarta modalidade (fig. 12) é 15 substancialmente semelhante à operação normal da segunda modalidade, exceto pelo seguinte. O dispositivo de guia 70 suporta radialmente a seção não expandida 12 de forma que curvamento radialmente para dentro inadvertido da porção de parede em forma de U 16 é prevenido. A seção não expandida 12 desliza em direção descendente ao longo da superfície afilada 20 71 do dispositivo de guia 70 gerando deste modo fricção axial entre a seção não expandida 12 e o dispositivo de guia 70. A fricção axial tende a mover o dispositivo de guia 70 para baixo em relação para a porção de parede em forma de U 16. Porém, em vista da forma afilada para cima do dispositivo de guia 70, qualquer tal movimento descendente leva a uma diminuição das 25 forças de fricção. Uma tração aplicada à coluna de perfuração então move o dispositivo de guia 70 para cima em relação à porção de parede em forma de U 16. Como resultado o dispositivo de guia 70 permanece em uma posição axial média em relação à porção de parede em forma de U 16, com apenas divergências mínimas de tal posição axial média. A própria posição axial média é função do grau de afilamento do dispositivo de guia, do material da seção não expandida 12 e do dispositivo de guia 70, do fator de fricção, e da magnitude da força axial transmitiu entre o dispositivo de guia 70 e a seção não expandida 12. Esta última inclui tração aplicada à coluna de perfuração.

5 Na fig. 13 é mostrada a sexta modalidade que é

substancialmente semelhante à segunda modalidade exceto com respeito ao dispositivo de guia. O dispositivo de guia da quinta modalidade compreende uma bexiga 74 conectada a um anel 76 preso à coluna de perfuração 48.

A operação normal da sexta modalidade (fig. 13) é 10 substancialmente semelhante à operação normal da segunda modalidade, exceto pelo seguinte. A bexiga 74 é pressurizada de modo a exercer uma força radialmente para fora na porção de parede em forma de U 16 deste modo prevenindo curvamento radialmente para dentro da parede do elemento tubular 10. Em um modo de operação, a pressão na bexiga 74 é mantida 15 constante de forma que a seção não expandida 12 desliza ao longo da bexiga 74. Em um outro modo de operação, a pressão na bexiga 74 é variada de forma que a seção não expandida 12 desliza ao longo da bexiga 74 quando a pressão é baixa, e que a bexiga 74 se move com a seção não expandida 12 quando a pressão é alta.

Com o método descrito sobre isto é obtido que há só uma

seção de furo aberto muito curta no furo de poço 42 durante a perfuração uma vez que a seção tubular expandida 14 estende-se para perto da extremidade inferior da coluna de perfuração 48 em qualquer tempo. O método portanto encontra muitas aplicações vantajosas. Por exemplo, se a seção tubular 25 expandida for um revestimento, intervalos mais longos podem ser perfurados sem a necessidade de interromper a perfuração para ajustar novas seções de revestimento, levando deste modo a menos seções de revestimento de diâmetro escalonadamente decrescente. Também, se o furo de poço é perfurado através de uma camada de xisto a ausência substancial de uma seção de furo aberto elimina problemas devidos à ondulação do xisto.

Depois que a perfuração do furo de poço 42 foi finalizada e a coluna de perfuração 48 foi removida do furo de poço, o comprimento da seção tubular não expandida 12 ainda presente no furo de poço 42 pode ser 5 cortado da seção expandida 14 e subseqüentemente recuperado para a superfície, ou pode ser deixado no furo de poço. Neste último caso, há várias opções para completação do furo de poço, incluindo por exemplo:

i) Um fluido, por exemplo salmoura, é bombeado para dentro do espaço anular entre as seções não expandida e expandida 12, 14 de modo a

aumentar a resistência ao colapso da seção expandida 14. Opcionalmente, uma abertura pode ser feita na parede do elemento tubular 10, perto de sua extremidade inferior, para permitir que o fluido bombeado circule através da mesma;

ii) Um fluido pesado é bombeado para dentro do espaço anular entre as seções não expandida e expandida 12, 14 para suportar a seção

tubular expandida 14 e aumentar sua resistência ao colapso;

iii) Cimento é bombeado para dentro do espaço anular entre as seções não expandida e expandida 12, 14 para criar um corpo sólido no espaço anular depois da cura do cimento. Apropriadamente, o cimento se

expande ao curar;

iv) A seção não expandida 12 é radialmente expandida contra a seção expandida 14, por exemplo bombeando, empurrando ou puxando um expansor (não mostrado) através da seção não expandida 12.

Opcionalmente um fluido ponderado pode ser bombeado para 25 dentro do espaço anular entre seções não expandida e expandida ou o espaço anular pode ser pressurizado, durante ou após o processo de expansão, para reduzir o carregamento de colapso sobre a seção expandida 14 e/ou para reduzir o carregamento de arrebentação sobre a seção de forro não expandida 12. Além disso, fios elétricos ou fibras ópticas podem ser dispostos no espaço anular entre as seções não expandida e expandida para comunicação de dados furo abaixo ou para transmissão de energia elétrica furo abaixo. Tais fios ou fibras podem ser afixados à superfície externa do elemento tubular 10 antes da sua expansão. Também, as seções não expandida e expandida 12, 14 podem ser usadas como condutores elétricos para transferir dados e/ou energia furo abaixo.

Uma vez que o comprimento da seção tubular não expandida que é deixada no furo de poço não precisa ser expandida, exigências menos estritas em relação a propriedades de material etc. podem se aplicar a ele. Por exemplo, dito comprimento pode ter um limite elástico inferior ou superior, ou uma espessura de parede menor ou maior que a seção tubular expandida.

Em vez de deixar um comprimento de seção tubular não expandida no furo de poço depois do processo de expansão, o elemento tubular inteiro pode ser expandido com o método da invenção de forma que nenhuma seção tubular não expandida permanece no furo de poço. Em tal caso, um componente alongado, por exemplo uma coluna de tubo, pode ser usado para exercer a força descendente necessária na seção tubular não expandida durante a última fase do processo de expansão.

Apropriadamente uma camada de redução de fricção, tal como uma camada de Teflon, é aplicada entre as seções tubulares não expandida e expandida durante o processo de expansão para reduzir forças de fricção. Por exemplo, um revestimento de redução de fricção pode ser aplicado à superfície externa do elemento tubular antes de expansão. Tal camada de material que reduz fricção tem a vantagem adicional de reduzir a folga anular entre as seções não expandida e expandida, resultando assim em uma tendência reduzida ao empenamento da seção não expandida.

Com o método da invenção, a seção tubular expandida pode se estender desde a superfície para dentro do furo de poço, ou pode se estender desde um local furo abaixo mais profundamente dentro do furo de poço. Em vez de expandir o elemento tubular contra a parede do furo de poço (como descrito acima), o elemento tubular pode ser expandido contra a superfície interna de um elemento tubular previamente instalado no furo de poço.

Além disso, em vez de expandir o elemento tubular em direção descendente no furo de poço, o elemento tubular pode ser expandido em direção ascendente por meio de que a seção em forma de U fica localizada na extremidade superior do elemento tubular.

Embora os exemplos descritos acima se refiram a aplicações da invenção em um furo de poço, será entendido que o método da invenção também pode ser aplicado à superfície da terra. Por exemplo, a seção tubular expandida pode ser expandida contra a superfície interna de um tubo, por exemplo uma linha de fluxo existente para o transporte de óleo ou gás localizada na superfície da terra ou a alguma profundidade abaixo da superfície. Deste modo a linha de fluxo é provida com um novo forro, eliminando assim a necessidade de substituir a linha de fluxo inteira no caso de dano ou corrosão da linha de fluxo.

Claims

1. Método de expandir radialmente um elemento tubular, o método caracterizado pelo fato de que compreende induzir a parede do elemento tubular a se curvar radialmente para fora e em uma direção axialmente reversa de modo a formar uma seção expandida do elemento tubular que se estende em tomo de uma seção não expandida do elemento tubular, em que dito curvamento ocorre em uma zona de curvamento da parede, em que um espaço anular é definido entre as seções não expandida e expandida, e em que pelo menos um componente de guia fica situado no espaço anular, cada componente de guia sendo disposto para guiar a parede durante dito curvamento forma que a parede se curva a um raio de curvatura aumentado em relação ao curvamento da parede no caso do componente de guia estar ausente do espaço anular.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente de guia move a seção expandida radialmente para fora em relação à seção não expandida durante dito curvamento em virtude do componente de guia se tomar comprimido entre as seções não expandida e expandida.

3. Método de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aumentar progressivamente o comprimento da dita seção expandida deslocando axialmente a seção não expandida em relação à seção expandida na direção da zona de curvamento.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o componente de guia inclui um corpo tendo uma seção transversal substancialmente circular de modo a permitir que o componente de guia role ao longo da parede na sua zona de curvamento durante movimento axial da seção não expandida em relação à seção expandida.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que , para cada componente de guia, a seção não expandida fica na sua superfície externa provida com um perfil de guia respectivo que se estende substancialmente paralelo a um eixo longitudinal central do elemento tubular, o perfil de guia sendo adaptado para permitir que o componente de guia role ao longo do perfil de guia durante movimento axial da seção não expandida em relação à seção expandida.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada perfil de guia compreende uma ranhura formada na parede da seção não expandida.

7. Método de acordo com qualquer um das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de ditos componentes de guia fica localizada no espaço anular, os componentes de guia sendo espaçados regularmente ao longo da circunferência do espaço anular.

8. Método de acordo com qualquer um das reivindicações 1-7, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular se estende para dentro de um furo de poço formado na formação geológica.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a zona de curvamento da parede fica localizada em uma extremidade inferior do elemento tubular.

10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a seção expandida é mantida estacionária no furo de poço e a seção não expandida é movida em direção descendente do furo de poço de modo a aumentar progressivamente o comprimento da seção expandida.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8-10, caracterizado pelo fato de que uma coluna de perfuração se estende através da seção não expandida e para o fundo do furo de poço, e em que a coluna de perfuração é operada para aprofundar o furo de poço simultaneamente com dito curvamento da parede.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a seção não expandida e a coluna de perfuração são abaixadas simultaneamente através do furo de poço durante a perfuração com a coluna de perfuração.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8- 12, caracterizado pelo fato de que a seção expandida é comprimida contra a parede do furo de poço, ou contra um outro elemento tubular disposto no furo de poço, como resultado de dito curvamento da parede.

14. Método caracterizado pelo fato de que é substancialmente como antes descrito com referência aos desenhos