BRPI0904190A2

BRPI0904190A2 - junta de expansão com desvio de meio de comunicação

Info

Publication number: BRPI0904190A2
Application number: BRPI0904190-7A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey Lembcke
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2010-11-09
Also published as: BRPI0904190B1; US20100101778A1; US7810560B2; EP2180133B1; ATE542980T1; EP2180133A1

Abstract

JUNTA DE EXPANSãO COM DESVIO DE MEIO DE COMUNICAçãO. A presente refere-se a uma junta de expansão com um ou mais caminhos de desvio de meio de comunicação. Pelo menos algumas modali- dades ilustrativas incluem um primeiro cilindro axialmente flexivel, um ou mais cilindros adicionais axialmente flexíveis posicionados dentro do primei- ro cilindro, e primeiro e segundo membros anulares, cada um deles posicionado em uma extremidade oposta do primeiro cilindro e de um ou mais cilindros adicionais, e cada um acoplado ao primeiro cilindro e a um ou mais cilindros adicionais (cada um dos primeiro e segundo membros anulares inclu- indo uma ou mais aberturas através de cada membro).Todos os cilindros se estendem e contraem concorrentemente no comprimento axial quando o primeiro e o segundo membros anulares são movidos respectivamente para longe e na direção um do outro. Cada um dos espaços anulares formados por cada um ou mais cilindros adicionais e um cilindro externamente adjacente, junto com aberturas correspondentes de cada um dos primeiro e segundo membros anulares, provê pelo menos um caminho para pelo menos um meio de comunicação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "JUNTA DEEXPANSÃO COM DESVIO DE MEIO DE COMUNICAÇÃO".

ANTECEDENTES

Enquanto a demanda mundial por petróleo e gás continuou aescalar, os sistemas usados para controlar e monitorar a produção de poçosde petróleo e gás continuaram a aumentar em sofisticação e complexidade.

Não é incomum a poços ter um número significativo de zonas de produção,e incorporar múltiplos conjuntos de monitoração e sistemas de controle, ca-da um requerendo conjuntos separados de linhas de comunicação e de con-trole entre a superfície e o equipamento de fundo de poço localizado dentrode cada zona de produção. Tais linhas de comunicação e de controle podemincluir linhas hidráulicas, linhas elétricas de cobre, e linhas de fibra ótica, a-penas para nomear alguns exemplos. Embora existam técnicas para prendermúltiplas linhas à tubulação de produção enquanto elas são introduzidasdentro do poço durante o processo de conclusão do poço, o uso de juntas deexpansão ao longo do comprimento da tubulação de produção pode limitarou até impedir o uso de linhas múltiplas.

Juntas de expansão são necessárias em ambientes extremosque sujeitam a tubulação de produção a forças de expansão e compressãosignificativas, como aquelas encontradas, por exemplo, em poços longe dacosta ou em poços profundos onde a tubulação de produção pode estar su-jeita a grandes variações em temperatura tanto nos estratos circundantesquanto no produto sendo extraído através da tubulação. Estas variações detemperatura ao longo de comprimentos muito grandes de tubulação de pro-dução podem produzir variações significativas no comprimento da tubulação,deste modo requerendo o uso de juntas de expansão ao longo do compri-mento da tubulação de produção para aliviar as tensões criadas e para evitardanificar a tubulação e qualquer equipamento de produção acoplado à tubu-lação.

Sistemas existentes usando uma única linha de controle/comu-nicação, como uma linha de controle hidráulico de ΛΑ" presa no exterior datubulação de produção desde a superfície até o equipamento de fundo depoço sendo controlado (por exemplo, uma válvula de segurança de fundo depoço), são às vezes configurados para levar em conta as variações no com-primento da tubulação na junta de expansão enrolando a linha de controleem torno da junta, deste modo permitindo a linha a enrolar e desenrolar en-quanto a junta correspondentemente contrai e estende. Embora seja possí-vel incorporar tais enrolamentos de linha ao redor das juntas de expansãoquando usando uma única linha de controle/comunicação, tais enrolamentosnão podem trabalhar com sistemas que requerem até mesmo algumas li-nhas, tal como duas ou três. Isto é devido ao fato de que, com o passar dotempo, como a junta contrai e estende, as linhas de controle/comunicaçãotenderão a se tornar emaranhadas, o que, com o passar do tempo, podedanificar as linhas. Se as linhas são danificadas, pode tornar-se necessáriofechar o poço e instalar um "recondicionamento" para remover a tubulaçãode produção e substituir as linhas danificadas. Tais consertos são extrema-mente caros, tanto em termos dos custos diretos de executar os consertos,quanto também em termos de perder produção devido à quantidade signifi-cativa de tempo que ele leva para executar os consertos.

SUMÁRIO

A presente invenção refere-se a uma junta de expansão com umou mais caminhos de desvio de meio de comunicação. Pelo menos algumasmodalidades ilustrativas incluem um primeiro cilindro axialmente flexível, umou mais cilindros adicionais axialmente flexíveis posicionados dentro do pri-meiro cilindro, um primeiro membro anular posicionado em uma primeira ex-tremidade do, e acoplado ao primeiro cilindro e o um ou mais cilindros adi-cionais (o primeiro membro anular incluindo um ou mais aberturas atravésdo dito membro), e um segundo membro anular posicionado em uma segun-da extremidade oposta do, eacoplado ao primeiro cilindro e o um ou maiscilindros adicionais (o segundo membro anular incluindo uma ou mais aber-turas através do dito membro). Todos os cilindros se estendem e contraemconcorrentemente no comprimento axial quando o primeiro e segundo mem-bros anulares são movidos respectivamente para longe e na direção de cadaoutro. O espaços anulares formados por cada um ou mais cilindros adicio-nais, e um cilindro externamente adjacente, junto com aberturas correspon-dentes de cada um do primeiro e segundo membros anulares, cada um pro-vê pelo menos um caminho para pelo menos um meio de comunicação.

Pelo menos algumas outras modalidades ilustrativas incluem umsistema de tubulação de produção de fundo de poço que inclui uma plurali-dade de segmentos de tubulação acoplados um ao outro para prover pelomenos parte de um caminho entre uma ou mais zonas de produção dentrode um poço e a superfície acima do poço, e uma junta de expansão que a-copla pelo menos dois da pluralidade de segmentos de tubulação em con-junto. Ajunta de expansão inclui um primeiro cilindro axialmente flexível, umou mais cilindros adicionais axialmente flexíveis localizados dentro do primei-ro cilindro, um primeiro membro anular posicionado em uma primeira extre-midade do, e acoplados ao, primeiro cilindro e o um ou mais cilindros adicio-nais (o primeiro membro anular incluindo uma ou mais aberturas através dodito membro), e um segundo membro anular posicionado em uma segundaextremidade oposta do, e acoplado ao, primeiro cilindro e o um ou mais ci-lindros adicionais (o segundo membro anular incluindo uma ou mais abertu-ras através do dito membro). Todos os cilindros estendem e contraem con-correntemente no comprimento axial quando o primeiro e segundo membrosanulares movimentam-se respectivamente para longe e na direção um aooutro em resposta às expansões e contrações de pelo menos um dos seg-mentos de tubulação. Espaços anulares formados por cada um do um oumais cilindros adicionais e um cilindro externamente adjacente, juntamentecom aberturas correspondentes de cada um do primeiro e segundo mem-bros anulares, cada uma provê pelo menos um caminho para pelo menosum meio de comunicação usado para comunicação entre equipamento desuperfície e equipamento de fundo de poço.

Outras modalidades ilustrativas de uma junta de expansão inclu-em meios para encapsular flexivelmente pelo menos um meio de comunica-ção (o meio para encapsular se estendendo e contraindo em uma direçãolongitudinal) e meios para prender cada uma das duas extremidades domeio para encapsular (cada extremidade oposta à outra ao longo da direçãolongitudinal, e cada meio para prender incluindo pelo menos um meio paraatravessar o correspondente meio para prender). Cada um dos meios paraprender movimenta-se para longe ou na direção um do outro enquanto osmeios para encapsular se estendem e contraem respectivamente. Os meiospara encapsular, juntamente com o pelo menos um meio para atravessar decada um dos meios para prender, proveem um caminho através da junta deexpansão para o pelo menos um meio de comunicação.

Ainda outras modalidades ilustrativas de um sistema de tubula-ção de produção de fundo de poço incluem uma pluralidade de segmentosde tubulação acoplados um ao outro para prover pelo menos parte de umcaminho entre um ou mais zonas de produção dentro de um poço e a super-fície acima do poço, e uma junta de expansão que acopla pelo menos doisda pluralidade de segmentos de tubulação em conjunto. A junta de expansãoinclui meios para encapsular flexivelmente pelo menos um meio de comuni-cação (o meio para encapsular se estendendo e contraindo em uma direçãolongitudinal), e meios para prender cada uma das duas extremidades paraencapsular (cada extremidade oposta a outra ao longo da direção longitudi-nal, e cada meio para prender incluindo pelo menos um meio para atraves-sar o correspondente meio para prender). Cada um dos meios para prendermovimenta-se para longe e na direção um do outro enquanto os meios paraencapsular se estendem e contraem respectivamente em resposta às ex-pansões e contrações de pelo menos um dos segmentos de tubulação. Osmeios para encapsular, juntamente com o pelo menos um meio para atra-vessar de cada um dos meios para prender, proveem um caminho atravésda junta de expansão para o pelo menos um meio de comunicação usadopara comunicação entre equipamento de superfície e equipamento de fundode poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma descrição detalhada de pelo menos algumas modali-dades ilustrativas, será feita referência agora aos desenhos anexos nosquais:

A figura 1 mostra um diagrama simplificado de um poço de pro-dução que incorpora várias juntas de expansão ao longo da tubulação deprodução, de acordo com pelo menos algumas modalidades ilustrativas;

A figura 2A mostra uma vista detalhada da junta de expansão dafigura 1, de acordo com pelo menos algumas modalidades ilustrativas;

A figura 2B mostra a junta de expansão da figura 1, em váriosestados desde completamente contraídos a completamente estendidos, deacordo com pelo menos algumas modalidades ilustrativas;

A figura 3 mostra uma vista em corte transversal da junta de ex-pansão da figura 1 incorporando dois caminhos hidráulicos através da junta,de acordo com pelo menos algumas modalidades ilustrativas;

A figura 4 mostra uma vista em corte transversal da junta de ex-pansão da figura 1, incorporando tanto um caminho hidráulico quanto umcaminho de fibra ótica através da junta, de acordo com pelo menos algumasmodalidades ilustrativas; e

A figura 5 mostra uma vista em corte transversal da junta de ex-pansão da figura 1, incorporando dois caminhos hidráulicos e um terceirocaminho de fibra ótica através da junta, de acordo com pelo menos algumasmodalidades ilustrativas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 1 mostra um poço de produção completado simplificado100 usando uma tubulação de produção 102 que inclui segmentos de tubu-lação 102A, 102B, 102C, 102D e 102E, e juntas de expansão 200A e 200Bconstruídas de acordo com pelo menos algumas modalidades ilustrativas. Opoço inclui revestimento de superfície 124, preso no lugar por cimento 126, erevestimento de produção 120, localizado concentricamente dentro do reves-timento de superfície 124 e preso no lugar por cimento 122. A tubulação deprodução 102 desenvolve-se no comprimento do poço de produção 100,desde a superfície através de zonas de produção AeB. Vedadores 107A e107B são presos tanto ao interior do revestimento de produção 120 quantoao exterior da tubulação de produção 102, e servem para isolar cada zonade produção. Obturadores 108A e 108B operam para controlar o fluxo deproduto que se originam das perfurações dentro de cada zona de produção(perfurações 11OA dentro da zona A, e perfurações 11OB dentro da zona B1respectivamente) através da tubulação de produção 102. No exemplo dafigura 1, o obturador 108A é controlado hidraulicamente via a linha de con-trole hidráulico 106, e o obturador 108B é similarmente controlado hidráuli-camente via linha de controle hidráulico 104.

Devido à tubulação de produção 102 ser presa no topo do reves-timento de produção 120 e em cada um dos vedadores 107A e 107B, a ex-pansão e/ou contração da tubulação de produção (por exemplo, devido avariações térmicas ao longo do comprimento da tubulação) pode produzirforças de tensão significativas na tubulação de produção e linhas de contro-le. Para ajudar a aliviar tais forças de tensão, são inseridas juntas de expan-são 200A e 200B ao longo do comprimento da tubulação de produção 102. Ajunta de expansão 200A é inserida entre os segmentos de tubulação 102A e102B, e opera para aliviar as forças de tensão que podem se desenvolver aolongo da tubulação de produção 102 e controlar as linhas 104 e 106 entre otopo do revestimento de produção 120 e o vedador 107A. Similarmente, ajunta de expansão 200B é inserida entre os segmentos de tubulação 102C e102D para aliviar as forças de tensão que se desenvolvem ao longo da tubu-lação de produção 102 e da linha de controle 104 entre o vedador 107A e107B.

Como é evidente da figura 1, o fluido hidráulico dentro da linhade controle hidráulico 104 passa através de ambas as juntas de expansão200A e 200B. Da mesma forma, o fluido hidráulico dentro da linha de contro-le hidráulico 106 passa através da junta de expansão 200A. Em pelo menosalgumas modalidades, estas linhas de controle são construídas de tubulaçãode metal de Vi" e são presas ao exterior da tubulação de produção 102. Ca-da um dos segmentos de linha de controle 104A, 104B, 106A e 106B acoplaà junta de expansão 200A, enquanto segmentos de linha de controle 104C e104D acoplam à junta de expansão 200B. Cada junta de expansão mostradaprovê um caminho separado, isolado para o fluido de cada linha de controleà qual é acoplada, como é descrito em mais detalhe abaixo.

A figura 2A ilustra uma vista detalhada, cortada de uma junta deexpansão 200, construída de acordo com pelo menos algumas modalidadesilustrativas. A junta 200 inclui um conjunto tubular telescópico que incluimembros tubulares 213 e 215. O membro tubular 213 tem um diâmetro me-nor do que o membro tubular 215, está localizado concentricamente dentrodo membro tubular 215, e pode mover-se ao longo do eixo central da juntade expansão 200. O membro tubular 213 inclui membros anulares 211 e217, e o membro anular 217 inclui aberturas 209 através do membro anularpara permitir fluxo de fluido desde um lado do membro anular para o outro,enquanto o membro tubular 213 move-se dentro do membro tubular 215. Otrajeto doe membro tubular 213 é limitado pelo membro anular 217 quando ajunta de expansão 200 está completamente estendida e pelo membro anular211 quando a junta de expansão 200 está completamente contraída. Quan-do a junta de expansão 200 está tanto completamente contraída quantocompletamente estendida, as forças exercidas na junta de expansão (tantode compressão quanto de tensão) são transferidas ao longo dos membrostubulares 213 e 215. A figura 2B ilustra a junta de expansão 200 enquantocompletamente contraída, parcialmente estendida e completamente estendi-da.

Continuando a referir-se à figura 2A, o membro tubular 215 incluio membro anular 210 e a extremidade rosqueada 216, e o membro tubular213 adicionalmente inclui o colar rosqueado 218 (roscas não-mostradas). Aextremidade rosqueado 216 e o colar rosqueado 218 habilitam a junta deexpansão 200 a ser acoplada aos segmentos de tubulação como mostradona figura 1. Cada um dos membros anulares 210 e 211 da figura 2A se es-tendem radialmente além do diâmetro externo do membro tubular 215, per-mitindo que cada um dos cilindros ocos flexíveis 202, 204 e 206 a seja posi-cionado fora do membro tubular 215 e seja preso a ambos os membros anu-lares 210 e 211. No exemplo da figura 2A, os cilindros flexíveis são imple-mentados usando paredes sanfonadas. Tais foles podem ser fabricados u-sando qualquer uma de várias técnicas (por exemplo, soldar em conjuntoanéis individuais). Adicionalmente, os cilindros flexíveis podem ser tambémimplementados usando estruturas diferentes de fole, e usando formas geo-métricas flexíveis diferentes de um cilindro flexível.

Cada par de cilindros flexíveis adjacentes, juntamente commembros anulares 210 e 211, forma espaços anulares entre os cilindros emembros anulares. Em pelo menos algumas modalidades ilustrativas, cadaum dos cilindros são hermeticamente acoplados aos membros anulares (porexemplo, usando solda contínua em torno de toda a circunferência das jun-tas entre a extremidades do cilindro e os membros anulares). Em tais moda-lidades, o espaço anular resultante é usado para transferir fluidos, tais comoo fluido hidráulico passando através das linhas de controle 104 e 106 da fi-gura 1. A transferência de fluidos para estes espaços anulares é realizadaincluindo aberturas dentro de cada um dos membros anulares 210 e 211 quepassam através de cada membro e são alinhadas com os espaços anularesentre os cilindros flexíveis. No exemplo da figura 2A, estas aberturas (212A,212C, 214A e 214C) são estendidas usando tubulação rosqueada presa aosmembros anulares (por exemplo,tubulação de Va" semelhante àquela usadapara as linhas de controle 104 e 106 da figura 1).

A figura 3 ilustra uma vista em corte transversal da junta de ex-pansão da figura 1, construída de acordo com pelo menos algumas modali-dades ilustrativas. A junta de expansão ilustrada inclui dois caminhos de flui-do separados que são mantidos isolados um do outro. O primeiro caminhoatravessa a abertura 214A no membro anular 210, o espaço anular 214Bentre os cilindros flexíveis 202 e 204, e a abertura 214C no membro anular211. O segundo caminho atravessa a abertura 212A no membro anular 210,o espaço anular 212B entre os cilindros flexíveis 204 e 206, e a abertura212C no membro anular 211. Em pelo menos algumas modalidades ilustrati-vas, as aberturas associadas com um dado fluxo em cada um dos membrosanulares são radialmente localizadas em lados opostos do cilindro para dis-tribuir uniformemente o fluxo de fluido através do espaço anular. Outras po-sições, e números, para tais aberturas podem ser também adequados paraimplementar a junta de expansão reivindicada.

Como pode ser visto das figuras 2B e 3, como a junta de expan-são se estende e contrai, o fole dos cilindros movem-se respectivamenteradialmente interiormente e exteriormente. Este movimento, juntamente coma flexibilidade radial global das paredes do cilindro e o grande volume doespaço anular relativo ao diâmetro das linhas de controle, permite o volumedo espaço anular permanecer relativamente constante e produz pequenasvariações de pressão, se alguma no fluido dentro das linhas de controle a -copiada à junta de expansão, enquanto a junta se estende e contrai. Adicio-nalmente, devido a que tais movimentos dentro da tubulação de produçãoserem graduais com o passar do tempo, quaisquer variações de pressãoque aconteça podem ser compensadas usando uma variedade de sistemase métodos de controle de pressão conhecidos.

Também, enquanto a junta de expansão se estende e contrai, eo membro tubular 213 se estende além do membro tubular 215 ou contraidentro dele, é importante manter a integridade de pressão do conjunto tubu-lar telescópico. Em pelo menos algumas modalidades ilustrativas, pelo me-nos uma vedação 224 é localizada dentro de uma ranhura na extremidadedo membro tubular 215 mais próximo ao membro anular 211 e em torno doexterior do membro tubular 213, onde ele se projeta para fora do membrotubular 215, como mostrado na figura 3 (como também nas figuras 4 e 5).Uma tal vedação opera para conter o fluido que passa através da junta deexpansão para o interior dos membros tubulares 213 e 215, e previne a per-da de pressão e fluido enquanto a junta de expansão se estende e contrai.

Embora as modalidades descritas acima ilustram a transferênciade fluido hidráulico através das juntas de expansão, outros meios de comu-nicação podem ser também direcionados através da junta de expansão. Porexemplo, a figura 4 ilustra uma vista em corte transversal de uma junta deexpansão que permite tanto que o fluido hidráulico quanto uma fibra óticasejam direcionados através da mesma junta, de acordo com pelo menos al-gumas modalidades ilustrativas. De uma maneira similar ao exemplo da figu-ra 3, o fluido hidráulico no exemplo da figura 4 é direcionado através dasaberturas 212A e 212C, como também o espaço anular 212B. Mas uma fibraótica 214D é direcionada através da abertura 214A, o espaço anular 214B ea abertura 214C, no exemplo da figura 4, em lugar do fluido hidráulico. Afibra ótica 214D é enrolada dentro do espaço anular 214B de forma a permi-tir à fibra a se ajustar às mudanças no comprimento da junta de expansãosem estressar substancialmente a fibra com forças de tensão enquanto ajunta se estende, e de forma a evitar exceder o raio de curvatura da fibraenquanto a junta contrai. Em pelo menos algumas modalidades ilustrativasda junta de expansão da figura 4 a fibra ótica 214D é direcionada fora dajunta de expansão dentro de uma tubulação protetora (por exemplo, tubula-ção de %" semelhante àquela usada para as linhas de controle 104 e 106 dafigura 1, mas não-mostrada na figura 4) que se desenvolve ao longo do exte-rior da tubulação de produção 102, como mostrado na figura 1, e protege afibra ótica das condições extremas presentes no ambiente de fundo de poço.

Em pelo menos algumas modalidades ilustrativas, são posicio-nados espaçadores entre as paredes de cilindro dentro do espaço anularpara prevenir as paredes de esmagar um meio de comunicação direcionadoatravés do espaço anular. No exemplo da figura 4, os espaçadores 222 sãopresos ao interior do cilindro flexível 202 de tal forma que enquanto a juntade expansão se contrai, e partes da parede sanfonada do cilindro 202 semovimentam mais próximo à partes sanfonadas da parede de cilindro 204,as paredes são mantidas em uma distância mínima (isto é, aproximadamen-te a espessura do espaçador 222, levando em conta alguma compressãopossível do espaçador), que protege a fibra de ser esmagada ou flexionadaalém de seu raio de curvatura. Embora sejam mostrados na figura 4 espaça-dores retangulares pequenos, qualquer número de espaçadores de tama-nhos e formas diferentes podem ser adequados para uso em pelo menosalgumas modalidades ilustrativas. Tais espaçadores podem ser também u-sados dentro de um espaço anular usado para direcionar um fluido (por e-xemplo, o espaço anular 212B), de forma a limitar adicionalmente mudançasno volume global do espaço anular enquanto a junta de expansão se esten-de e contrai.

Adicionalmente, embora o exemplo da figura 4 mostre dois es-paços anulares, um direcionando um fluido hidráulico e o outro direcionandouma fibra ótica, qualquer número de espaços anulares (limitado somentepelas limitações espaciais físicas impostas pelas dimensões de uma dadajunta de expansão), qualquer número e combinação de tipos diferentes demeios de comunicação, e qualquer tipo de meios de comunicação podemser adequados para uso em pelo menos algumas modalidades ilustrativas.Tais meios de comunicação incluem, mas não são limitados a, fluidos, meiosóticos, condutores elétricos, meios de guia de onda de radiofreqüência, mei-os acústicos, e meios ultrassônicos, somente para nomear alguns exemplos.

Em outra modalidade ilustrativa mostrada na figura 5, ambos osdois espaços anulares 212B e 214B provêm caminhos de fluido através dajunta de expansão. A fibra ótica 216D provê um terceiro meio de comunica-ção e é direcionada através da junta de expansão via a abertura 216A, es-paço anular 216B (entre o cilindro flexível mais interno e o conjunto tubulartelescópico) e a abertura 214C. Como no exemplo da figura 3, a fibra ótica216D da figura 5 é enrolada dentro do espaço anular 216B de forma a permi-tir à fibra se ajustar às mudanças no comprimento da junta de expansão semsubstancialmente estressar a fibra com forças de tensão enquanto a junta seestende, e de forma a evitar exceder o raio de curvatura da fibra enquanto ajunta contrai. De uma maneira semelhante ao exemplo da figura 4, em pelomenos algumas modalidades ilustrativas da junta de expansão da figura 5, afibra ótica 214D é direcionada fora da junta de expansão dentro de uma tu-bulação protetora (por exemplo, tubulação de %" semelhante àquela usadapara as linhas de controle 104 e 106 da figura 1, mas não-mostrada na figura5) que se desenvolve ao longo do exterior da tubulação de produção 102,como mostrado na figura 1.

Para evitar sujeitar as paredes de cilindro flexível a tensões adi-cionais causadas por diferenças de pressão entre a região externa à junta deexpansão e a região entre o cilindro flexível mais interno e a tubulação teles-cópica, pelo menos algumas modalidades ilustrativas incluem qualquer nu-mero de aberturas de equalização de pressão através de quaisquer dos a-néis anulares 210 e 211 ou de ambos para permitir fluxo de fluido entre oexterior da junta de expansão e o interior do cilindro mais interno (mas ex-terno à tubulação). Estas são mostradas como aberturas 220 nas figuras 3, 4e 5. Também, embora tais aberturas sejam mostradas como cilíndricas re-tas, várias outras formas e percursos podem ser também adequados paraformar as aberturas. Também, embora quatro de tais aberturas sejam mos-tradas relativamente posicionadas em lados opostos dos anéis anulares 210e 211 nas figuras 3 e 4 (e duas aberturas na figura 5), qualquer número deaberturas em qualquer de uma variedade de posições relativas podem serimplementações adequadas das aberturas 220.

A discussão acima é tensionada para ilustrar os princípios e pelomenos algumas modalidades. Outras variações e modificações se tornarãoclaras àqueles de entendimento comum na técnica, uma vez que a descriçãoacima é apreciada completamente. Por exemplo, embora algumas das mo-dalidades descrevem o uso de meios de comunicação para operar obturado-res posicionados ao longo de uma tubulação de produção dentro de um po-ço, os meios de comunicação podem ser usados para qualquer tipo de trocade informação entre qualquer tipo de equipamento, em qualquer direção,tanto dentro quanto fora do poço. Adicionalmente, tal informação trocadapode ser usada para controlar equipamento de fundo de poço desde a su-perfície, para reportar estado e/ou dados do equipamento de fundo de poçoaté a superfície, ou para trocar informações entre múltiplas peças de equi-pamento de fundo de poço localizadas em pontos diferentes ao longo docomprimento do poço. É planejado que as reivindicações seguintes sejaminterpretadas para incluir todas tais variações e modificações.

Claims

1. Junta de expansão, compreendendo:um primeiro cilindro axialmente flexível;um ou mais cilindros adicionais axialmente flexíveis posiciona-dos dentro do primeiro cilindro;um primeiro membro anular posicionado em uma primeira ex-tremidade do primeiro cilindro e acoplado ao primeiro cilindro e a um ou maiscilindros adicionais, o primeiro membro anular compreendendo uma ou maisaberturas através do dito membro; eum segundo membro anular posicionado em uma segunda ex-tremidade oposta do primeiro cilindro e do um ou mais cilindros adcionais eacoplado ao primeiro cilindro e a um ou mais cilindros adicionais, o segundomembro anular compreendendo uma ou mais aberturas através do ditomembro;em que todos os cilindros se estendem e contraem concorren-temente no comprimento axial quando o primeiro e o segundo membros anu-lares são respectivamente movidos para fora e na direção um ao outro; eem que os espaços anulares formados por cada um do um oumais cilindros adicionais e um cilindro externamente adjacente, junto comaberturas correspondentes de cada um do primeiro e do segundo membrosanulares, cada um provê pelo menos um caminho para pelo menos um meiode comunicação.

2. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 1, em queo primeiro e o segundo membros anulares são acoplados hermeticamente apelo menos dois cilindros adjacentes.

3. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 1, em queo pelo menos um meio de comunicação compreende pelo menos um meioselecionado do grupo que consiste em um fluido hidráulico, um cabo elétricoe uma fibra ótica.

4. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 1, compre-endendo adicionalmente:um conjunto tubular telescópico compreendendo uma pluralida-de de membros tubulares concêntricos, o dito conjunto tubular sustentando etransferindo substancialmente todas as forças de tensão e compressão e-xercidas através da junta de expansão quando respectivamente completa-mente estendida e completamente contraída;em que um membro tubular mais externo da pluralidade demembros tubulares compreende o primeiro membro anular, e um membrotubular mais interno da pluralidade de membros tubulares compreende osegundo membro anular; eem que o conjunto tubular telescópico se estende e contrai axi-almente concorrentemente com todos os cilindros.

5. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 4,em que o espaço anular entre o cilindro mais interno e o conjun-to tubular telescópico, junto com pelo menos uma abertura adicional corres-pondente através de cada um do primeiro e do segundo membros anulares,provê pelo menos um caminho adicional para pelo menos um meio de co-municação adicional; eem que o pelo menos um meio de comunicação adicional com-preende pelo menos um meio selecionado do grupo que consiste em umcabo elétrico e uma fibra ótica.

6. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 1, compre-endendo adicionalmente um ou mais espaçadores posicionados entre super-fícies que se faceiam de dois cilindros adjacentes, em que os espaçadoresmantêm um espaçamento mínimo entre os dois cilindros adjacentes.

7. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 1, compre-endendo adicionalmente uma ou mais aberturas de equalização de pressão,cada uma provendo um caminho de fluxo de fluido entre uma primeira regiãoexterna a um cilindro mais externo e uma segunda região interna a um cilin-dro mais interno.

8. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço, compreendendo:uma pluralidade de segmentos de tubulação acoplados um aooutro para prover pelo menos parte de um caminho entre uma ou mais zo-nas de produção dentro de um poço e a superfície acima do poço; euma junta de expansão que acopla juntos pelo menos dois dapluralidade de segmentos de tubulação, a junta de expansão compreendendo:um primeiro cilindro axialmente flexível;um ou mais cilindros adicionais axialmente flexíveis localizadosdentro do primeiro cilindro;um primeiro membro anular posicionado em uma primeira ex-tremidade do primeiro cilindro e de um ou mais cilindros adicionais e acopla-do ao primeiro cilindro e a um ou mais cilindros adicionais, o primeiro mem-bro anular compreendendo uma ou mais aberturas através do dito membro;eum segundo membro anular posicionado em uma segunda ex-tremidade oposta do primeiro cilindro e de um ou mais cilindros adicionais eacoplado ao primeiro cilindro e a um ou mais cilindros adicionais, o segundomembro anular compreendendo uma ou mais aberturas através do ditomembro;em que todos os cilindros se estendem e contraem concorren-temente no comprimento axial quando o primeiro e o segundo membros anu-lares são respectivamente movidos para fora e na direção um ao outro emresposta a expansões e contrações de pelo menos um dos segmentos detubulação; eem que os espaços anulares formados por cada um do um oumais cilindros adicionais e um cilindro externamente adjacente, junto comaberturas correspondentes de cada um do primeiro e do segundo membrosanulares, cada um provê pelo menos um caminho para pelo menos um meiode comunicação, usado para comunicação entre equipamento de superfíciee equipamento de fundo de poço.

9. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de acor-do com a reivindicação 8, em que o primeiro e o segundo membros anularessão hermeticamente acoplados a pelo menos dois cilindros adjacentes.

10. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 8, em que o pelo menos um meio de comunica-ção compreende pelo menos um meio selecionado do grupo que consisteem um fluido hidráulico, um cabo elétrico e uma fibra ótica.

11. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 8,em que a junta de expansão compreende adicionalmente umconjunto tubular telescópico compreendendo uma pluralidade de membrostubulares concêntricos, o dito conjunto tubular sustentando e transferindosubstancialmente todas as forças de tensão e de compressão exercidas a-través da junta de expansão quando respectivamente completamente esten-dida e completamente contraída; eem que um membro tubular externo da pluralidade de membrostubulares compreende o primeiro membro anular, um membro tubular maisinterno da pluralidade de membros tubulares compreende o segundo mem-bro anular, e o conjunto tubular telescópico se estende e contrai axialmenteconcorrentemente com todos os cilindros.

12. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 11,em que o espaço anular entre o cilindro mais interno e o conjun-to tubular telescópico, junto com pelo menos uma abertura adicional corres-pondente através de cada um do primeiro e do segundo membros anulares,provê pelo menos um caminho adicional para pelo menos um meio de co-municação adicional; eem que o pelo menos um meio de comunicação adicional com-preende pelo menos um meio selecionado do grupo que consiste em umcabo elétrico e uma fibra ótica.

13. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 8, a junta de expansão compreendendo adicio-nalmente um ou mais espaçadores posicionados entre superfícies que sefaceiam de dois cilindros adjacentes, em que os espaçadores mantêm umespaçamento mínimo entre os dois cilindros adjacentes.

14. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 8, em que a junta de expansão compreende adi-cionalmente uma ou mais aberturas de equalização de pressão cada umaprovendo um caminho de fluxo de fluido entre uma primeira região externa aum cilindro mais externo e uma segunda região interna a um cilindro maisinterno.

15. Junta de expansão, compreendendo:meios para encapsular flexivelmente pelo menos um meio decomunicação, os meios para encapsular se estendendo e contraindo emuma direção longitudinal; emeios para prender cada uma das duas extremidades dos meiospara encapsular, cada extremidade oposta à outra ao longo da direção longi-tudinal, e cada meio para prender compreendendo pelo menos um meio pa-ra atravessar o correspondente meio para prender;em que cada um dos meios para prender move-se para longe ena direção de cada outro enquanto os meios para encapsular se estendem econtraem respectivamente; eem que os meios para encapsular,em conjunto com o pelo menos ummeio para atravessar cada um dos meios para prender, provê um caminhoatravés da junta de expansão para o pelo menos um meio de comunicação.

16. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 15, emque o meio para encapsular encapsula uma pluralidade de meios de comu-nicação e compreende um meio para manter separação de dois meios decomunicação adjacentes da pluralidade dita de meios de comunicação.

17. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 15, emque cada um dos meios para prender acopla hermeticamente uma das duasextremidades dos meios para encapsular.

18. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 15, emque o pelo menos um meio de comunicação compreende pelo menos ummeio selecionado do grupo que consiste em um fluido hidráulico, um caboelétrico e uma fibra ótica.

19. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 15, com-preendendo adicionalmente:meios para flexivelmente conter e transportar um fluido, e parasustentar e transferir substancialmente todas as forças de tensão e com-pressão exercidas através da junta de expansão quando respectivamentecompletamente estendida e completamente contraída;em que os meios para conter, transportar e transferir compreen-dem o meio para prender ambas as extremidades dos meios para encapsular; eem que os meios para conter, transportar e transferir se esten-dem e contraem na direção longitudinal concorrentemente com os meiospara encapsular.

20. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 19,em que o espaço anular entre o meio de encapsular mais internoe o meio para conter, transportar e transferir, em conjunto com o pelo menosum meio adicional para atravessar cada um dos meios para prender, provepelo menos um caminho adicional através da junta de expansão para pelomenos um meio de comunicação adicional; eem que o pelo menos um meio de comunicação adicional com-preende pelo menos um meio selecionado do grupo que consiste em umcabo elétrico e uma fibra ótica.

21. Junta de expansão de acordo com a reivindicação 15, com-preendendo adicionalmente meios para equalizar pressões entre uma pri-meira região externa a uma superfície mais externa do meio para encapsulare uma segunda região interna a uma superfície mais interna do meio paraencapsular.

22. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço, com-preendendo:uma pluralidade de segmentos de tubulação acoplados um aooutro para prover pelo menos parte de um caminho entre uma ou mais zo-nas de produção dentro de um poço e a superfície acima do poço; euma junta de expansão que acopla em conjunto pelo menos doisda pluralidade de segmentos de tubulação, a junta de expansão compreendendo:meios para encapsular flexivelmente pelo menos um meio decomunicação, o meio para encapsular se estendendo e contraindo emuma direção longitudinal; emeios para prender cada uma das duas extremidades do meiopara encapsular, cada extremidade oposta à outra ao longo da direção longi-tudinal, e cada meio para prender compreendendo pelo menos um meio pa-ra atravessar o correspondente meio para prender;em que cada um dos meios para prender move-se para longe eem direção ao outro enquanto o meio para encapsular se estende e contrairespectivamente em resposta a expansões e contrações de pelo menos umdos segmentos de tubulação; eem que o meio para encapsular, juntamente com o pelo menosum meio para atravessar cada um dos meios para prender, provê um cami-nho através da junta de expansão para pelo menos um meio de comunica-ção usado para comunicação entre equipamento de superfície e equipamen-to de fundo de poço.

23. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 22, em que os meios para encapsular individual-mente adicionalmente encapsulam cada uma de uma pluralidade de meiosde comunicação.

24. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 22, em que cada extremidade dos meios paraencapsular acopla hermeticamente a um correspondente meio para prender.

25. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a -cordo com a reivindicação 22, em que o pelo menos um meio de comunica-ção compreende pelo menos um meio selecionado do grupo que consisteem um fluido hidráulico, um cabo elétrico e uma fibra ótica.

26. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 22,em que a junta de expansão adicional compreende meios paraconter e transportar flexivelmente um fluido, e para sustentar e transferirsubstancialmente todas as forças de tensão e compressão exercidas na jun-ta de expansão quando respectivamente completamente estendida e com-pletamente contraída, o dito meio para conter, transportar e transferir com-preendendo o meio para prender ambas as extremidades do meio para en-capsular; eem que o meio para conter, transportar e transferir se estende econtrai na direção longitudinal concorrentemente com o meio para encapsular.

27. Sistema de produção de fundo de poço de acordo com a rei-vindicação 26,em que o espaço anular entre o meio mais interno para encap-sular e o meio para conter, transportar e transferir, em conjunto com o pelomenos um meio adicional para atravessar cada um dos meios para prender,provê pelo menos um caminho adicional através da junta de expansão parapelo menos um meio de comunicação adicional; eem que o pelo menos um meio de comunicação adicional com-preende pelo menos um meio selecionado do grupo que consiste em umcabo elétrico e uma fibra ótica.

28. Sistema de tubulação de produção de fundo de poço de a-cordo com a reivindicação 22, compreendendo adicionalmente meios paraequalizar pressões entre uma primeira região externa para uma superfíciemais externa dos meios para encapsular e uma segunda região interna parauma superfície mais interna do meio para encapsular.