BRPI1002565A2 - aparelho para aplicaÇço de tensço a tubagem de produÇço 170 em um furo de poÇo 100 e mÉtodo para aplicar tensço a uma tubagem de produÇço de furo de poÇo 170 - Google Patents

Abstract

<B>APARELHO PARA APLICAÇçO DE TENSçO A TUBAGEM DE PRODUÇçO 170 EM UM FURO DE POÇO 100 E MÉTODO PARA APLICAR TENSçO A UMA TUBAGEM DE PRODUÇçO DE FURO DE POÇO 170.<D> Trata-se de um sistema aparelho e método para aplicar tensão a uma tubagem de produção de completação 170 em um furo de poço. O sistema, aparelho e método compreendem um suspensor de tubagem de produção interno 174 e externo 160, com a coluna de tubagem de produção 170 acoplada ao suspensor de tubagem de produção interno 174. Uma ferramenta de assentamento 101 assenta o suspensor de tubagem de produção externo 160 em um ombro de apoio e continua a abaixar o suspensor de tubagem de produção interno 174 para dentro do furo de poço até que a extremidade inferior da tubagem de produção 170 trave dentro de um dispositivo de retenção. A ferramenta de assentamento então ajusta uma vedação 146 a qual segura o suspensor de tubagem de produção externo 160 na posição e provoca o movimento de um mecanismo de travamento 184 para a posição engatada. A ferramenta de assentamento 101 então retira o suspensor de tubagem de produção interno 174 uma distância pré-determinada até que o suspensor de tubagem de produção interno 174 engate no mecanismo de travamento 184.

Description

"APARELHO PARA APLICAÇÃO DE TENSÃO A TUBAGEM DEPRODUÇÃO 170 EM UM FURO DE POÇO 100 E MÉTODO PARA APLICARTENSÃO A UMA TUBAGEM DE PRODUÇÃO DE FURO DE POÇO 170"

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção

A presente invenção está relacionada em geral a um método eaparelho para estabelecer e aplicar tensão a revestimento ou a tubagem deprodução de completação em um furo de poço, e em particular a um suspensorde tubagem de produção que tem um membro interno e um membro externo, euma ferramenta de assentamento que estabelece o membro externo, aplicatensão na tubagem de produção por tracionar o suspensor interno, e entãomantém a tensão travando o suspensor interno dentro do suspensor externo.

2. Breve Descrição da Técnica Relacionada

Alguns poços, tais como poços de armazenamento de injeção degás, tem colunas de completação que compreendem tubagem de produção. Ascolunas de completação sofrem expansão térmica devido a variações detemperatura quando, por exemplo, é injetado gás dentro de um poço dearmazenamento ou removido de um poço de armazenamento. Para compensara expansão térmica, a tubagem de produção pode ser posicionada sob tensão.Com tensão suficiente a expansão térmica apenas relaxa um pouco da tensão.A distância de deslocamento associada com a expansão térmica é menor doque a distância que a tubagem de produção foi esticada durante otensionamento. Assim, mesmo quando a tubagem de produção se expandedevido às temperaturas aumentadas, a tubagem de produção não cede dentrodo furo de poço.

Dispositivos de tensionamento usados correntemente em poçosde armazenamento de gás usam arranjos de ombros de carga retrátil queprojetos requerem penetrações através da parede no invólucro de contensãode pressão principal, em que desta forma criam cursos de vazamentopotencial. Este tipo de projeto também resulta em aumento de custo da cabeçade poço visto que o material do invólucro principal tem que aumentar emdiâmetro para acomodar os mecanismos atuantes, o que resulta em aumentonos custos de fabricação e adicionalmente, nos custos para o mecanismo deombro de carga retrátil. A prática moderna de poços é assentar várias válvulase calibradores através do furo de poço. A disposição de tensionamento do tipode ombro de carga retrátil existente provoca problemas de interferência com aslinhas de controle associadas que descem abaixo do suspensor de tubagem deprodução.

Embora a disposição do ombro de carga retrátil sejarelativamente simples a partir do ponto de vista mecânico, a mesma leva aouso de materiais elastoméricos para fornecer as vedações principais do furo depoço. É amplamente sabido que os materiais elastoméricos degradam com otempo e dado que as instalações de armazenamento de gás são usualmenteplanejadas para ter longas vidas de serviço (de até quarenta anos), estadegradação da vedação provoca problemas nos últimos anos.

Sumário da Invenção

Uma montagem de suspensor de tubagem de produção é usadapara estabelecer e tensionar uma coluna de tubagem de produção entre umalojamento de cabeça de poço e um dispositivo de retenção de tubagem deprodução no interior do poço no furo de poço. Uma ferramenta deassentamento é usada para abaixar o suspensor de tubagem de produção e atubagem de produção dentro do alojamento de cabeça de poço. Uma parteexterna do suspensor de tubagem de produção assenta no alojamento decabeça de poço e permanece estacionária. Uma parte interna do suspensor detubagem de produção, com uma primeira extremidade da tubagem deprodução acoplada, passa através do suspensor de tubagem de produçãoexterno e é baixado até uma segunda extremidade da tubagem de produçãoengatar dentro do dispositivo de retenção no interior do poço. A ferramenta deassentamento é puxada de volta, o que suspende o suspensor de tubagem deprodução interno e aplica tensão na coluna de tubagem de produção. Osuspensor de tubagem de produção interno engata dentro do suspensor detubagem de produção externo quando o suspensor de tubagem de produçãointerno é puxado para cima através do suspensor de tubagem de produçãoexterno. A seguir é feita uma descrição mais detalhada da operação de umamodalidade ilustrativa.

Uma montagem de tubagem de produção é acoplada a umaferramenta de assentamento de suspensor de tubagem de produção e baixadadentro de um alojamento de cabeça de poço. Uma coluna de revestimento, oude tubagem de produção, é suspensa a partir de uma montagem de suspensorde tubagem de produção. A montagem de suspensor de tubagem de produçãocompreende um suspensor de tubagem de produção externo e um suspensorde tubagem de produção interno. Os suspensores de tubagem de produçãoexterno e interno são inicialmente mantidos juntos por um ou mais pinos decisalhamento.

A ferramenta de assentamento de suspensor de tubagem deprodução desce a montagem do suspensor até um ombro do suspensor detubagem de produção externo assentar em um ombro de alojamento de cabeçade poço. Um anel de catraca, instalado dentro do suspensor de tubagem deprodução externo, é mantido em uma posição desengatada, como seráexplicado posteriormente, o que permite movimento de descida adicional dosuspensor de tubagem de produção interno relativo ao suspensor de tubagemde produção externo. A força para baixo do conduto no suspensor de tubagemde produção interno provoca o cisalhamento dos pinos de cisalhamento, emque desta forma o suspensor de tubagem de produção interno é libertado dosuspensor de tubagem de produção externo. O operador continua a baixar aferramenta de assentamento de suspensor de tubagem de produção e osuspensor de tubagem de produção interno com a primeira extremidade datubagem de produção ainda presa ao suspensor de tubagem de produçãointerno. Uma segunda extremidade da tubagem de produção engata nodispositivo de retenção de interior de poço do furo de poço, tal como ummecanismo de engate de catraca, o qual pode ser instalado dentro de um poçode armazenamento de gás. O comprimento da tubagem de produção écalculado antecipadamente de modo que a quantidade adequada de tensão éaplicada quando o suspensor de tubagem de produção interno, e a tubagem deprodução acoplada, é puxado de volta para o suspensor de tubagem deprodução externo. Assim a ferramenta de assentamento é avançada umadistância pré-determinada a partir do ponto onde o suspensor de tubagem deprodução externa assenta no alojamento de cabeça de poço até o ponto ondea segunda extremidade da tubagem de produção engata dentro do dispositivode retenção de furo de poço no interior do poço.

Após a segunda extremidade da tubagem de produção estarengatada dentro do dispositivo de retenção, o operador para a ferramenta deassentamento e então instala uma vedação. Para instalar a vedação, ooperador ativa parcialmente um arranjo de gaveta hidráulica associado com aferramenta de assentamento de suspensor de tubagem de produção, o queprovoca um anel de ativação a empurrar a vedação para uma posição entre osuspensor de tubagem de produção externo e o corpo do alojamento decabeça de poço. A vedação provoca o engate do anel de travamento em umencaixe de anel de travamento no corpo de alojamento de cabeça de poço, emque desta forma evita movimento para cima do suspensor de tubagem deprodução externo. A vedação também empurra de encontro a um pino deliberação, o que provoca a deformação para dentro do anel de catraca.

A ferramenta de assentamento é puxada para cima, o que eleva osuspensor de tubagem de produção interno. Conforme o suspensor detubagem de produção interno é elevado, o mesmo se move para cima relativoao suspensor externo, aplicando uma tensão à seção da tubagem de produçãoentre o dispositivo de retenção de furo de poço no interior do poço e oalojamento de cabeça de poço. O anel de catraca encaixa nas roscas externasdo suspensor de tubagem de produção interno. O comprimento da tubagem deprodução, e a distância de puxamento da ferramenta de assentamento, sãopré-determinados de modo que a quantidade de tensão desejada é alcançadaquando o suspensor de tubagem de produção interno é engatado pelo anel decatraca. O anel de catraca mantém a tensão na tubagem de produção atravésda transmissão da carga para o suspensor externo e deste para o alojamentode cabeça de poço. O operador pode então aumentar a pressão hidráulica nagaveta para estabelecer totalmente a vedação. A ferramenta de assentamentoé libertada do suspensor externo através de rotação da ferramenta deassentamento. Isto resulta em que a ferramenta de assentamento desatarrachadas roscas de elevação para permitir a recuperação.

Breve Descrição das Figuras A fim de que a maneira pela qual as características, vantagens e

objetivos da invenção, bem como outros os quais ficarão aparentes, sejamalcançados e possam ser entendidos em mais detalhes, uma descrição maisparticular da invenção brevemente sumarizada acima pode ser tomada porreferência a modalidade desta que é ilustrada nas figuras em anexo, figuras asquais fazem parte desta especificação. Deve ser observado, entretanto, que asfiguras ilustram apenas uma modalidade preferencial da invenção e, portantonão deve ser considerada Iimitante do escopo visto que a invenção podeadmitir outras modalidades igualmente eficazes.A Figura 1 é uma vista de corte de uma modalidade ilustrativa deuma ferramenta de assentamento e sistema suspensor de tubagem deprodução de fixação interna.

A Figura 2 é uma vista de corte de uma modalidade ilustrativa deuma ferramenta de assentamento da Figura 1.

A Figura 3 é uma vista de detalhe da vedação e anel de fixaçãodo sistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

A Figura 4 é uma vista de corte do colar de comunicação dosistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

A Figura 5 é uma vista de corte do suspensor de tubagem deprodução do sistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

A Figura 6 é uma vista de detalhe de corte do mecanismo detravamento do sistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

A Figura 7 é uma vista lateral de corte parcial do anel de catracado sistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

A Figura 8 é uma vista de corte parcial do anel de catraca dosistema de tensionamento de tubagem de produção da Figura 1.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferencial

A Presente invenção será descrita agora mais integralmentedaqui em diante com referência as figuras em anexo as quais ilustrammodalidades da invenção. Esta invenção pode, entretanto, ser incorporada demuitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada asmodalidades ilustradas demonstradas aqui. Preferencialmente, estasmodalidades são fornecidas de modo que esta revelação seja minuciosa ecompleta, e transmita completamente o escopo da invenção para aquelesversados na técnica. Números semelhantes referenciam elementossemelhantes do começo ao fim, e a notação primária, se usada, indicaelemento similares em modalidades alternativas.Com referência a Figura 1, o alojamento de cabeça de poço 100 ésustentado sobre uma cabeça de poço ou é instalado dentro de um furo depoço. A cabeça de poço pode ser uma cabeça de poço de superfície ou umacabeça de poço submarina.

A ferramenta de assentamento de manobra única ("STRT") 101compreende um corpo geralmente cilíndrico 102 que tem roscas 104 em umaprimeira extremidade para acoplar a STRT 101 a um conduto tal como umacoluna de perfuração (não mostrada). A STRT 101 pode ter pistões hidráulicos106, 108 para acionar um corpo externo da ferramenta de assentamentoativadora 110, a qual atua como uma gaveta, para aplicação de força a umaluva adaptadora 114. Em uma modalidade ilustrativa, a STRT 101 tem doisconjuntos de portas hidráulicas 116, 118 próximas a extremidade com rosca. Aporta hidráulica ativadora 116 é conectada a um ou mais pistões hidráulicos106 que provocam a extensão axial do corpo externo da ferramenta deassentamento 110 ao longo do comprimento do corpo da STRT 102.

A porta hidráulica de desativação 118, também instalada naprimeira extremidade (a extremidade da rosca da coluna de perfuração 104) daSTRT 101, é conectada a um ou mais pistões hidráulicos 108 que provocam aretração do corpo externo da ferramenta de assentamento 110. Quando apressão hidráulica é aplicada através da porta hidráulica de desativação 118aos pistões hidráulicos de desativação 108, os pistões provocam a retraçãoaxial do corpo externo da ferramenta de assentamento 110 ao longo docomprimento da STRT 101 em direção as roscas da coluna de perfuração 104.Em uma modalidade ilustrativa, o corpo externo da ferramenta deassentamento 110 é capaz de se deslocar uma distancia axial de 1,2 metrosrelativa ao corpo da STRT 102. A força exercida pelos pistões de ativação 106é determinada através da quantidade de pressão hidráulica aplicada aospistões. Em algumas modalidades, a pressão hidráulica pode ser de 62.052kPa ou mais. O corpo externo da ferramenta de assentamento STRT 110 temconectores 120 para acoplar a uma luva adaptadora 114. Em uma modalidadepreferencial, o conector 120 é um perfil com rosca.

A primeira extremidade da STRT pode ter conectores 121 paraconectar linhas hidráulicas a passagens de transferência 122. A segundaextremidade das passagens 122 pode ter encaixes ou conectores 123. Osconectores 123 podem acoplar a encaixes similares no, por exemplo, colar decomunicação 126.

A segunda extremidade do corpo da STRT 102 tem conectores124 para conectar a STRT 101 a outro componente, tal como o colar decomunicação 126 ou uma montagem de suspensor de tubagem de produção130. O conector 124 pode ser um conector com rosca que tem roscas na ID dasegunda extremidade do corpo da STRT 102. Em tais modalidades, o operadorassenta a STRT 101 no colar de comunicação 126 e então roda 8 a 9 voltas nadireção de mão direita para montar a STRT 101 e o colar de comunicação 126.Após o colar de comunicação 126 estar acoplado ao corpo da STRT 102,chaves de torque (não mostradas) podem ser usadas para evitar que o colar decomunicação rode na STRT 101. Em uma modalidade ilustrativa, a STRT 101 éuma versão estendida de uma ferramenta de assentamento disponívelcomercialmente, Vetco Gray peça número R117920-1.

Com referência a Figura 2, a luva adaptadora 114 é uma luvaanelar acoplada em uma primeira extremidade ao alojamento externo daferramenta de assentamento 110 na extremidade inferior da STRT 101 (Figura1). A segunda extremidade da luva adaptadora 114 é acoplada ao anel deengate de liberação de vedação 132. O diâmetro interno da luva adaptadora114 é maior do que o diâmetro externo do colar de comunicação 126, o quepermite que a luva adaptadora 114 passe sobre o exterior do colar decomunicação 126.O anel de engate de liberação de vedação 132 é um anel anelarconectado entre a luva adaptadora 114 e o anel de ativação 133. Conectorescom rosca 134 na segunda extremidade da luva de adaptação de vedação 114acoplam a conectores com rosca correspondentes 136 no anel de engate deliberação de vedação 132. Em uma modalidade ilustrativa, a luva adaptadora114 é acoplada ao anel de engate de liberação de vedação 132 através deroscas que têm uma rotação de mão esquerda e é travada no lugar por umasérie de parafusos de travamento (não mostrados) para evitar odesacoplamento durante a operação. Um perfil de rosca de mão esquerda comfenda 138 instalado na extremidade inferior do anel de engate de liberação devedação 132 é usado para conectar a montagem de vedação 140. O perfil derosca de mão esquerda com fenda 138 permite que a ferramenta deassentamento de suspensor de tubagem de produção desconecte da vedaçãoatravés de um movimento em linha reta para cima.

Com referência a Figura 3, a montagem de vedação 140 écarregada de forma removível pelo anel de engate de liberação de vedação132 (Figura 2). A montagem de vedação 140 assenta na bolsa entre a paredeexterna do alojamento de cabeça de poço 100 e o corpo interno do suspensorde tubagem de produção 174. A montagem de vedação 140 é montadainteiramente de componentes de metal. Estes componentes incluem ummembro de vedação geralmente em formato de U 146. O membro de vedação146 tem uma parede ou perna externa 148 e uma parede ou perna internaparalela 150, em que as pernas 148, 150 são conectadas juntas no fundo poruma base e abertas no topo. O diâmetro interno da perna externa 148 éespaçado radialmente para fora do diâmetro externo da perna interna 150, istoresulta em um espaço livre anelar entre as pernas 148, 150. O diâmetro internoe o diâmetro externo são superfícies cilíndricas lisas paralelas uma a outra.Similarmente, o diâmetro interno da perna interna 150 e o diâmetro externo daperna externa 148 são superfícies lisas, cilíndricas e paralelas.

O anel de ativação 133 é empregado para forçar as pernas 148,150 radialmente separadas uma da outra a um engate de vedação com assuperfícies de vedação 156, 158. As superfícies de vedação 156, 158 podemser qualquer tipo de superfície de vedação, por exemplo, obturadores. O anelde ativação 133 tem um diâmetro externo que irá engatar por fricção aodiâmetro interno da perna externa de vedação 148. O anel de ativação 133 temum diâmetro interno que irá engatar por fricção ao diâmetro externo da pernainterna de vedação 150. A espessura radial do anel de ativação 133 é maior doque a dimensão radial inicial do espaço vazio entre as pernas de vedação 148,150. O anel de ativação 133 empurra as pernas de vedação separando-os, oque provoca o engate por compressão das superfícies de vedação das pernasde vedação 156, 158 no alojamento de cabeça de poço 100 e no corpo internodo suspensor de tubagem de produção 174.

Com referência a Figura 4, o colar de comunicação 126 é umaluva anelar que pode ser conectada ao corpo da STRT 102 (Figura 1). Aextremidade superior do colar de comunicação 126 tem um conector 162 talcomo um conector com rosca para acoplar o colar de comunicação 126 aosconectores correspondentes 124 no corpo da STRT 102 (Figura 1). Aextremidade inferior do colar de comunicação 126 tem conectores 164 taiscomo conectores com rosca.

Com referência a Figura 2, o colar de comunicação 126 éacoplado ao pescoço alongado do suspensor de tubagem de produção 178através de roscas de mão direita. Um dispositivo anti-rotação, tal como buchasanti-rotação ou chaves de torque (não mostradas) pode ser usado para evitarque o colar de comunicação 126 rode em relação ao suspensor de tubagem deprodução.

Com referência de volta a Figura 4, o colar de comunicação 126pode ter tubos ou passagens 166 através do colar e encaixes 168 apropriadospara acoplar linhas tais como linhas hidráulicas na extremidade inferior dostubos ou passagens 166. Uma mangueira hidráulica (não mostrada) a partir dasuperfície pode ser acoplada a porta hidráulica 118 na STRT 101. Umasegunda mangueira hidráulica (não mostrada) pode ser acoplada ao encaixe168 na segunda extremidade do tubo ou passagem. A segunda mangueirahidráulica pode descer através do furo de poço. Em algumas modalidades,outros tipos de linhas podem ser conectados através do colar de comunicação126, tais como linhas de sinal ou linhas de energia.

Com referência a Figura 5, uma coluna ou tubagem de produção170 é descida através de uma montagem de alojamento de cabeça de poço100 (Figura 2) e para dentro do furo de poço 172 instalado abaixo doalojamento de cabeça de poço 100. O suspensor de tubagem de produçãointerno 174, um membro cilíndrico, é conectado ao topo da coluna ou tubagemde produção 170 e se torna uma parte da coluna ou tubagem de produção 170.O suspensor de tubagem de produção interno 174 também fez parte damontagem de suspensor de tubagem de produção interno 130, e pode serconsiderado uma porção interna do suspensor de um suspensor de tubagemde produção. O suspensor de tubagem de produção interno 174 tem umconjunto de ranhuras externas 176, as quais são formadas por cristascirculares no diâmetro externo do suspensor de tubagem de produção interno174. O suspensor de tubagem de produção interno 174 tem um pescoçoalongado 178, o qual sobressai acima do corpo externo do suspensor detubagem de produção 160. O pescoço alongado 178 pode ser acoplado aoconector 164 do colar de comunicação 126.

A coluna de tubagem de produção 170 suspensa a partir doconjunto de tensão do suspensor de tubagem de produção compreende umatubagem de produção típica que é bem conhecida na técnica. A segundaextremidade da tubagem de produção (a extremidade oposta do suspensor detubagem de produção) é engatada a uma fixação de sub-superfície através deum mecanismo de travamento convencional. Em uma modalidade ilustrativa, aextremidade inferior da tubagem de produção é engatada com o uso de umdispositivo de travamento com o uso de catraca ("trava-catraca").

O suspensor externo 160, um membro cilíndrico, é conduzidosobre o suspensor de tubagem de produção interno 174, formando umasegunda parte de uma montagem de suspensor de tubagem de produção 130.O suspensor externo 160 inclui um anel de carga 182 e um anel de catraca184. O anel de carga 182 tem um ombro de apoio voltado para baixo 186 paraassentar no ombro de carga da montagem de alojamento de cabeça de poço188 (Figura 2). O anel de catraca 184 é conduzido para dentro de um recessointerno no anel de carga 182 para engatar as roscas do suspensor de tubagemde produção interno 176.

Com referência a Figura 3, o anel de fixação 190, o qual pode serum anel dividido, irá engatar a ranhura 192 na montagem de alojamento decabeça de poço 100 para engatar o anel de carga 182 no lugar. O anel defixação 190, o qual é orientado para dentro, não engata a ranhura 192 namontagem de alojamento de cabeça de poço 100 em seu estado relaxado. Umchanfro na superfície inferior da vedação 146 engata em um chanfro nasuperfície superior do anel de fixação 190 quando a vedação 146 éestabelecida no lugar pelo anel de ativação 133. A vedação provoca aexpansão e engate do anel de fixação 190 na ranhura 192 na montagem dealojamento de cabeça de poço 100, e permanece engatado enquanto avedação 146 permanecer estabelecida no lugar.

Com referência a Figura 6, o anel de catraca 184 é uma versãomodificada do anel de catraca mostrado na Patente de No. U.S. 4.607.865, deDavid W Hughes, depositada em 26 de agosto de 1986. O anel de catraca 184tem dentes internos 194 os quais engatam as roscas externas 176 nosuspensor de tubagem de produção interno 174. O anel de catraca 184 temombros de carga externos 196 os quais engatam em ombros de carga internos198 no anel de carga 182. Os pinos de cisalhamento 202 servem parainicialmente prender o suspensor externo 160 no suspensor de tubagem deprodução interno 174 na base das roscas externas 176. Pode ser usadaqualquer quantidade de pinos de cisalhamento 202. Em uma modalidadepreferencial, quatro pinos de cisalhamento 202 são distribuídoscircunferencialmente em volta da montagem de suspensor de tubagem deprodução 130. Os pinos de cisalhamento 202 irão cisalhar depois que o anel decarga 182 assentar no ombro de carga 188 (Figura 1) e for aplicado pesoadicional pelo condutor 170 (Figura 5). Isto permite que o suspensor detubagem de produção interna 174 se mova para baixo relativo ao anel de carga182. O anel de catraca 184 permite este movimento para baixo porque eleinicialmente é preso em uma posição expandida de modo que ele não iráengatar as roscas externas do mandril 176 para evitar movimento para baixodo suspensor de tubo interno 174.

Com referência as Figuras 7 e 8, a chave 204 prende o anel decatraca 184 na posição desengatada expandida. A chave 204 é instalada nadivisão do anel de catraca 184, a qual é elástica. A divisão do anel de catraca184 inclui duas bordas opostas 206. Cada borda 206 tem um par de rebaixosretangulares 208. A chave 204 tem dois ressaltos 210, em que cada um seestende lateralmente a partir de um lado oposto do corpo da chave 204. Osressaltos 210 irão engatar nas bordas 206 quando a chave 204 estiver naposição superior mostrada. Isto prende o anel de catraca 184 em uma posiçãoexpandida. Quando a chave 204 é movida para baixo, os ressaltos 210 entramnos recessos 208. Isto permite a elasticidade do anel de catraca 184 a contrairo anel de catraca 184 para a posição engatada.O mecanismo para liberar a chave 204 inclui uma haste 212 aqual se estende para cima e é segura por um pino ou parafuso 214 a chave204. A haste 212 se estende através de uma fenda 216 formada no anel decarga 182 e é segura na posição superior por um pino de cisalhamento chave218 para evitar a ativação prematura do anel de catraca 184. A fenda 216incorpora um furo através do qual o pino ou parafuso 214 se estende. A chave204 é instalada em uma parte de rebaixo interna do anel de carga 182enquanto a haste 212 é instalada na fenda 216 no lado externo do anel decarga 182. A haste 212 é empurrada para baixo por uma superfície na vedaçãoanelar 146 (Figura 3) quando a vedação anelar 146 é ajustada no lugar peloanel de ativação 133 (Figura 3).

Com referência de volta a Figura 2, o alojamento de cabeça depoço 100 é um membro tubular instalado na extremidade superior de um poço,tal como um poço de armazenamento de gás. O mesmo tem um furo cilíndrico220, e pode ter uma ou mais montagens de válvula 222. A montagem deválvula 100 tem um ombro voltado para cima 188 para assentar a montagemde suspensor de tubagem de produção 130. A ranhura 192 (melhor mostradana Figura 3) é instalada no diâmetro interno do alojamento da cabeça de poço100 para receber um anel de trava de suspensor de tubagem de produção 190para segurar o suspensor de tubagem de produção externo 160 no lugar. Comreferência a Figura 3, o alojamento de cabeça de poço 100 também tem umasuperfície de vedação 156, em que a vedação anelar 146 é pressionada paraformar uma vedação de encontro à superfície de vedação. A superfície devedação 156 pode ou não conter ranhuras circunferenciais, ou obturadores,para formar uma vedação.

Com referência a Figura 2, em operação, o suspensor detubagem de produção interno 174 é instalado no furo do corpo externo dosuspensor de tubagem de produção 160 e seguro no lugar por um ou maispinos de cisalhamento 202. O revestimento ou tubagem de produção deconduto 170 é acoplado ao suspensor de tubagem de produção interno 174, eé baixado através do alojamento de cabeça de poço 100 para dentro do furo depoço 172. A vedação 146 (Figura 3) é acoplada ao anel de ativação 133, Oqual é acoplado ao anel de travamento de liberação de vedação 132, o qual porsua vez é acoplado à luva adaptadora 114. A luva adaptadora 114 é acopladaao corpo externo da ferramenta de assentamento 110 da STRT 101. O corpoda STRT 102 é acoplado ao colar de comunicação 126, o qual por sua vez éacoplado ao pescoço estendido 178 do suspensor de tubagem de produçãointerno 174.

A Montagem, que compreende a STRT 101, colar decomunicação 126, suspensor de tubagem de produção interno 178, corpoexterno do suspensor de tubagem de produção 160, luva adaptadora 114, anelde travamento de liberação de vedação 132, anel de ativação 133, e vedação146, e adicionalmente a tubagem de produção 170 acoplada ao suspensor detubagem de produção interno 178, é baixado para dentro do alojamento decabeça de poço 1000 em um conduto (não mostrado). O corpo externo desuspensor de tubagem de produção 160 assenta no ombro de carga voltadopara cima 188 (Figura 1) do alojamento de cabeça de poço 100. O peso datubagem de produção puxando o suspensor de tubagem de produção interno174, e/ou a força do conduto de coluna de perfuração (não mostrado) provocao cisalhamento dos pinos de cisalhamento 202. O agora apoiado corpo externode suspensor de tubagem de produção 160 cessa o movimento adicional parabaixo.

A STRT 101, o colar de comunicação 126 e o suspensor detubagem de produção interno 174 continuam a se mover para baixo relativosao alojamento de cabeça de poço 100 e o agora estacionário corpo externo dosuspensor de tubagem de produção 160. A parte do suspensor de tubagem deprodução interno 174 que tem ranhuras externas 176 passa através do corpoexterno do suspensor de tubagem de produção 160 e se move adicionalmentepara baixo. Em uma modalidade exemplar, o suspensor de tubagem deprodução interno 174 desce até 1,2 metros depois que o corpo externo dosuspensor de tubagem de produção 160 ficou apoiado no alojamento decabeça de poço 100. O pescoço estendido 178 do suspensor de tubagem deprodução interno 174 e a parte inferior do colar de comunicação 126 podem ounão passar através do corpo externo do suspensor de tubagem de produção160, dependendo das exigências de tensionamento da aplicação da tubagemde produção.

O suspensor de tubagem de produção interno 174 é instalado auma distância de deslocamento pré-determinada abaixo do corpo externo dosuspensor de tubagem de produção 160. A distância de deslocamento écalculada de modo que quando a tubagem de produção é esticada pelaquantidade de distância de deslocamento, a tubagem de produção terá aquantidade desejada de tensão. A distância de deslocamento pode sercalculada unicamente para cada aplicação. Em geral, a distância dedeslocamento é calculada para ser maior do que a distância de expansãotérmica esperada para a tubagem de produção 170. A expansão térmica podeocorrer durante o enchimento e descarga de um gás através do furo de poço172 em aplicações tais como armazenamento de gás. A distância de expansãotérmica pode ser de uns poucos centímetros até 1,2 metros abaixo do corpoexterno do suspensor de tubagem de produção 160. Em um ponto geralmentecoincidente com a distância de deslocamento, a extremidade inferior datubagem de produção 170 engata em um dispositivo de travamento (nãomostrado) no furo de poço 172, tal como uma trava de catraca, em que destaforma fixa a extremidade inferior da tubagem de produção 170 no lugar. Aextremidade inferior da tubagem de produção 170 e o dispositivo detravamento podem ser instalados em um poço de armazenamento subterrâneo.

Ao mesmo tempo em que o suspensor de tubagem de produçãointerno 174 está sendo baixado, um operador na superfície aplica pressãohidráulica a porta hidráulica de ativação 116. A pressão hidráulica é reguladapelo operador para prender o corpo do suspensor de tubagem de produçãoexterno 160 para baixo no ombro de carga 188 no alojamento de cabeça depoço 100 sem acionar a vedação 140 ou ativar o anel de fixação 190.Conforme o corpo da STRT 102 é puxado para cima através do furo de poço, apressão hidráulica na porta de ativação 116 é proporcionalmente aumentadapara manter o corpo do suspensor de tubagem de produção externo 160 emposição no ombro de carga 188 sem acionar a vedação 140 ou ativar o anel defixação 190. Durante o deslocamento vertical para cima, o suspensor detubagem de produção interno 174 é puxado de volta através do suspensor detubagem de produção externo 160, e assim através do anel de catraca 184. Atensão é aumentada na tubagem de produção 170 durante este movimentopara cima.

No fim do deslocamento pré-determinado vertical para cima, osuspensor de tubagem de produção interno 174 retorna para um ponto fixadodentro do corpo do suspensor de tubagem de produção externo 160 e nesteponto, a pressão hidráulica na porta de acionamento 116 é aumentada aomáximo, em que desta forma aciona o alojamento externo 110 que atua comouma gaveta para empurrar a luva adaptadora 114, o anel de travamento deliberação de vedação 132, o anel de acionamento 133 e a vedação 146 parabaixo relativos ao corpo da STRT 102. Esta força provoca o apoio da vedação146 na bolsa de vedação entre o alojamento de cabeça de poço 100 esuspensor de tubagem de produção interno 174.

Conforme a vedação 146 assenta na bolsa de vedação, elaprovoca a expansão do anel de fixação 190 (Figura 3) para fora para dentro daranhura de fixação 192 (Figura 3) do alojamento de cabeça de poço 100. Avedação 146 também engata a haste 212 (Figura 7), o que provoca omovimento da mesma para baixo relativo ao suspensor de tubagem deprodução externo 160. Em algumas modalidades, a vedação 146 pode acionaro anel de fixação 190 e a haste 212 antes de o suspensor de tubagem deprodução interno 174 ser puxado de volta.

Quando a haste 212 se move para baixo, a mesma empurra achave 204 para baixo, relativa ao anel de catraca 184. Conforme os ressaltos210 transpõem as bordas 206 do anel de catraca 184, o anel de catracadeforma para dentro para sua posição orientada para dentro e engata nasroscas externas 176 do suspensor de tubagem de produção interno 174 comos dentes internos 194 do anel de catraca 184. Os ombros de carga externos196 do anel de catraca 184 permanecem em contato com os ombros de cargainternos 198 do suspensor de tubagem de produção externo 160. Desta formao peso e a tensão subsequente no suspensor de tubagem de produção interna174 são transferidos para o suspensor de tubagem de produção externo 160,através do anel de catraca 184. O peso e tensão são transferidos do suspensorde tubagem de produção externo 160 para o alojamento de cabeça de poço100 através do ombro de carga 188 (Figura 1). A distância de deslocamentoaxial do suspensor de tubagem de produção interno 174 é conhecidoantecipadamente, e desta forma o anel de catraca 184 pode ser dimensionadoe instalado para engatar o suspensor de tubagem de produção interno 174 nalocalização desejada. Assim o anel de catraca 184 tem um comprimento axialque pode ser muito menor do que a distância de deslocamento. Em algumasmodalidades, o operador não levanta o suspensor de tubagem de produçãointerno 174 depois que o anel de catraca 184 deforma e desta forma o anel decatraca 184 não atua como catraca realmente mas, em vez disso, segura osuspensor de tubagem de produção interno 174 na posição. Em outrasmodalidades, o operador pode levantar o suspensor de tubagem de produçãointerno 174 depois do anel de catraca 184 ter deformado, em que desta formaprovoca um engate de acionamento com catraca.

Com o peso e tensão da tubagem de produção agora suportadospelo alojamento de cabeça de poço 100, a STRT 101 pode ser desengatada,deixando a montagem de suspensor de tubagem de produção 130, o colar decomunicação 126 e a montagem de vedação 140 no furo de poço.

Ao mesmo tempo em que a invenção foi mostrada ou descrita emapenas algumas de suas formas, deve ficar evidente para aqueles versados natécnica que a mesma não é tão limitada, mas é suscetível a várias mudançassem se afastar do escopo da invenção.

Claims (15)

1. APARELHO PARA APLICAÇÃO DE TENSÃO ATUBAGEM DE PRODUÇÃO 170 EM UM FURO DE POÇO 100, em que oaparelho compreende:uma parte externa de um suspensor de tubagem de produção-160;uma parte interna de suspensor de tubagem de produção 174 queé adaptada para ser presa à tubagem de produção 170;um mecanismo de travamento 184 entre as partes interna eexterna que permita à parte interna 174 ser abaixada em relação à parteexterna 160, depois que a parte externa assenta em um membro de cabeça depoço 100 e a parte interna 174 ser erguida de volta até engatar com a parteexterna 160;uma vedação 146 montada na parte externa do suspensor detubagem de produção 160 e que é móvel de uma posição não ativada, quandoa parte externa do suspensor de tubagem de produção 160 assenta nomembro de cabeça de poço 100 para uma posição ativada para vedação entreo membro de cabeça de poço 100 e a parte externa do suspensor de tubagemde produção 160; eem que o movimento da vedação 146 para a posição de ativaçãoaciona o mecanismo de travamento 184 para travar a parte interna dosuspensor de tubagem de produção 174 à parte externa do suspensor detubagem de produção 160 para evitar movimento adicional para baixo da parteinterna do suspensor de tubagem de produção 174 em relação à parte externado suspensor de tubagem de produção 160, que, desta forma, mantém atensão da tubagem de produção 170.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que omecanismo de travamento 184 compreende um anel de catraca 184 que temuma posição desengatada, em que o anel de catraca 184 não engata na parteinterna do suspensor de tubagem de produção 174, e uma posição engatadaem que o anel de catraca 184 engata na parte interna do suspensor detubagem de produção 174.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, queadicionalmente compreende uma chave 204 que tem uma primeira posiçãopara segurar o anel de catraca 184 na posição desengatada e uma segundaposição para permitir que o anel de catraca 184 se mova para a posiçãoengatada, em que a chave 204 se move da primeira posição para a segundaposição responsiva a vedação 146 que é estabelecida.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que aparte interna do suspensor de tubagem de produção 174 compreende umpescoço 178 que se estende sobre a parte externa do suspensor de tubagemde produção 160, quando a parte interna do suspensor de tubagem deprodução 174 e a parte externa do suspensor de tubagem de produção 160são travadas juntas.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, queadicionalmente compreende uma ferramenta de assentamento 101, em que aferramenta de assentamento é adaptada para segurar a parte externa dosuspensor de tubagem de produção 160 na posição, enquanto abaixa a parteinterna do suspensor de tubagem de produção 174.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, queadicionalmente compreende um anel de trava elástico 190 que tem umaprimeira posição e uma segunda posição, em que a ferramenta deassentamento 101 provoca a movimentação do anel de trava 190 da primeirapara a segunda posição, e em que a segunda posição impede o movimentopara cima da parte externa do suspensor de tubagem de produção 160.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, queadicionalmente compreende uma vedação 146, em que a ferramenta deassentamento 101 exerce pressão na vedação 146 sem ativação da vedação,e em que a vedação move o anel de trava 190 a partir da primeira para asegunda posição e mantém o anel de trava na segunda posição, enquantoeleva a parte interna do suspensor de tubagem de produção 174.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que aparte interna do suspensor de tubagem de produção 174 é elevada de volta atéuma distancia pré-determinada.

9. MÉTODO PARA APLICAR TENSÃO A UMA TUBAGEMDE PRODUÇÃO DE FURO DE POÇO 170, em que o método compreende:(a) engatar de forma removível um suspensor de tubagem deprodução interno 174 a um suspensor de tubagem de produção externo 160 eacoplar uma extremidade superior de um comprimento de tubagem deprodução 170 ao suspensor de tubagem de produção interno 174;(b) abaixar a tubagem de produção 170 para dentro de um furo depoço e assentar o suspensor de tubagem de produção externo 160 em ummembro de cabeça de poço 100;(c) desengatar o suspensor de tubagem de produção interno 174do suspensor de tubagem de produção externo 160 e abaixar o suspensor detubagem de produção interno 174 abaixo do suspensor de tubagem deprodução externo 160;(d) travar a extremidade inferior da tubagem de produção em umretentor no furo de poço;(e) aplicar tensão à tubagem de produção 170 puxando paracima;(f) quando o suspensor de tubagem de produção interno 174 semove para o engate com o suspensor de tubagem de produção externo 160,travar o suspensor de tubagem de produção interno 174 no suspensor detubagem de produção externo 160 para segurar a tubagem de produção 170em tensão.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, em que aetapa (e) compreende impedir que o suspensor de tubagem de produçãoexterno 160 se mova para cima quando está sendo aplicada tensão a tubagemde produção 170.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, em que aetapa (a) compreende acoplar uma ferramenta de assentamento 101 aosuspensor de tubagem de produção interno e a etapa (e) compreende elevaruma parte da ferramenta de assentamento 101, ao mesmo tempo em que evitaque o suspensor de tubagem de produção externo 160 realize um movimentopara cima.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, queadicionalmente compreende a ativação de uma vedação 146 entre o suspensorde tubagem de produção externo e o membro de cabeça de poço 100 eem que a etapa (c) adicionalmente compreende colapsar um anelexpansível 184 entre os suspensores interno e externo em resposta à ativaçãoda vedação 146, o qual trava o suspensor de tubagem de produção interno aosuspensor de tubagem de produção externo.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, em que avedação não é ativada até que a tensão seja aplicada à tubagem de produção.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, em que osuspensor de tubagem de produção externo 160 é fixado ao suspensor detubagem de produção interno 174 por pelo menos um pino de cisalhamento-202, e em que o pelo menos um pino de cisalhamento 202 é cisalhado pelopeso do suspensor de tubagem de produção 174 e tubagem de produção 170depois de o suspensor de tubagem de produção externo 160 assentar noalojamento de cabeça de poço 100.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, em que aetapa (e) compreende puxar para cima uma distância pré-determinada.