BRPI1002565B1

BRPI1002565B1 - Aparelho para aplicação de tensão a tubulação de produção em um furo de poço e método para aplicar tensão a uma tubulação de produção de furo de poço

Info

Publication number: BRPI1002565B1
Application number: BRPI1002565-0A
Authority: BR
Inventors: James A. Sinnott; Arlane P. Christie; David A. Anderson
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2019-07-02
Also published as: MY159998A; EP2284358A3; US8127857B2; AU2010202920A1; SG168477A1; EP2284358A2; EP2284358B1; AU2010202920B2; BRPI1002565A2; US20110005774A1

Abstract

<b>aparelho para aplicação de tensão a tubagem de produção 170 em um furo de poço 100 e método para aplicar tensão a uma tubagem de produção 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 TUBULAÇÃO DE PRODUÇÃO EM UM FURO DE POÇO E MÉTODO PARA APLICAR TENSÃO A UMA TUBULAÇÃO DE PRODUÇÃO DE FURO DE POÇO”

Campo da Invenção [001] A presente invenção está relacionada em geral a um método e aparelho para estabelecer e aplicar tensão a revestimento ou a tubulação de produção de completação em um furo de poço, e em particular a um suspensor de tubulação de produção que tem um membro interno e um membro externo, e uma ferramenta de assentamento que estabelece o membro externo, aplica tensão na tubulação de produção por tracionar o suspensor interno, e então mantém a tensão travando o suspensor interno dentro do suspensor externo.

Antecedentes da Invenção [002] Alguns poços, tais como poços de armazenamento de injeção de gás, tem colunas de completação que compreendem tubulação de produção. As colunas de completação sofrem expansão térmica devido a variações de temperatura quando, por exemplo, é injetado gás dentro de um poço de armazenamento ou removido de um poço de armazenamento. Para compensar a expansão térmica, a tubulação 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 do que a distância que a tubulação de produção foi esticada durante o tensionamento. Assim, mesmo quando a tubulação de produção se expande devido às temperaturas aumentadas, a tubulação de produção não cede dentro do furo de poço.

[003] Dispositivos de tensionamento usados correntemente em poços de armazenamento de gás usam arranjos de ombros de carga retrátil que frequentemente são baseados em projetos de preventores de explosão.

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 8/78

2/19

Estes projetos requerem penetrações através da parede no invólucro de contensão de pressão principal, em que desta forma criam cursos de vazamento potencial. Este tipo de projeto também resulta em aumento de custo da cabeça de poço visto que o material do invólucro principal tem que aumentar em diâmetro para acomodar os mecanismos atuantes, o que resulta em aumento nos custos de fabricação e adicionalmente, nos custos para o mecanismo de ombro de carga retrátil. A prática moderna de poços é assentar várias válvulas e calibradores através do furo de poço. A disposição de tensionamento do tipo de ombro de carga retrátil existente provoca problemas de interferência com as linhas de controle associadas que descem abaixo do suspensor de tubulação de produção.

[004] Embora a disposição do ombro de carga retrátil seja relativamente simples a partir do ponto de vista mecânico, a mesma leva ao uso de materiais elastoméricos para fornecer as vedações principais do furo de poço. É amplamente sabido que os materiais elastoméricos degradam com o tempo e dado que as instalações de armazenamento de gás são usualmente planejadas para ter longas vidas de serviço (de até quarenta anos), esta degradação da vedação provoca problemas nos últimos anos.

Descrição da Invenção [005] Uma montagem de suspensor de tubulação de produção é usada para estabelecer e tensionar uma coluna de tubulação de produção entre um alojamento de cabeça de poço e um dispositivo de retenção de tubulação de produção no interior do poço no furo de poço. Uma ferramenta de assentamento é usada para abaixar o suspensor de tubulação de produção e a tubulação de produção dentro do alojamento de cabeça de poço. Uma parte externa do suspensor de tubulação de produção assenta no alojamento de cabeça de poço e permanece estacionária. Uma parte interna do suspensor de tubulação de produção, com uma primeira extremidade da tubulação de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 9/78

3/19 produção acoplada, passa através do suspensor de tubulação de produção externo e é baixado até uma segunda extremidade da tubulação de produção engatar dentro do dispositivo de retenção no interior do poço. A ferramenta de assentamento é puxada de volta, o que suspende o suspensor de tubulação de produção interno e aplica tensão na coluna de tubulação de produção. O suspensor de tubulação de produção interno engata dentro do suspensor de tubulação de produção externo quando o suspensor de tubulação de produção interno é puxado para cima através do suspensor de tubulação de produção externo. A seguir é feita uma descrição mais detalhada da operação de uma realização ilustrativa.

[006] Uma montagem de tubulação de produção é acoplada a uma ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação de produção e baixada dentro de um alojamento de cabeça de poço. Uma coluna de revestimento, ou de tubulação de produção, é suspensa a partir de uma montagem de suspensor de tubulação de produção. A montagem de suspensor de tubulação de produção compreende um suspensor de tubulação de produção externo e um suspensor de tubulação de produção interno. Os suspensores de tubulação de produção externo e interno são inicialmente mantidos juntos por um ou mais pinos de cisalhamento.

[007] A ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação de produção desce a montagem do suspensor até um ombro do suspensor de tubulação de produção externo assentar em um ombro de alojamento de cabeça de poço. Um anel de catraca, instalado dentro do suspensor de tubulação de produção externo, é mantido em uma posição desengatada, como será explicado posteriormente, o que permite movimento de descida adicional do suspensor de tubulação de produção interno relativo ao suspensor de tubulação de produção externo. A força para baixo do conduto no suspensor de tubulação de produção interno provoca o cisalhamento dos pinos de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 10/78

4/19 cisalhamento, em que desta forma o suspensor de tubulação de produção interno é libertado do suspensor de tubulação de produção externo. O operador continua a baixar a ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação de produção e o suspensor de tubulação de produção interno com a primeira extremidade da tubulação de produção ainda presa ao suspensor de tubulação de produção interno. Uma segunda extremidade da tubulação de produção engata no dispositivo de retenção de interior de poço do furo de poço, tal como um mecanismo de engate de catraca, o qual pode ser instalado dentro de um poço de armazenamento de gás. O comprimento da tubulação de produção é calculado antecipadamente de modo que a quantidade adequada de tensão é aplicada quando o suspensor de tubulação de produção interno, e a tubulação de produção acoplada, é puxado de volta para o suspensor de tubulação de produção externo. Assim a ferramenta de assentamento é avançada uma distância predeterminada a partir do ponto onde o suspensor de tubulação de produção externa assenta no alojamento de cabeça de poço até o ponto onde a segunda extremidade da tubulação de produção engata dentro do dispositivo de retenção de furo de poço no interior do poço.

[008] Após a segunda extremidade da tubulação de produção estar engatada dentro do dispositivo de retenção, o operador para a ferramenta de assentamento e então instala uma vedação. Para instalar a vedação, o operador ativa parcialmente um arranjo de gaveta hidráulica associado com a ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação de produção, o que provoca um anel de ativação a empurrar a vedação para uma posição entre o suspensor de tubulação de produção externo e o corpo do alojamento de cabeça de poço. A vedação provoca o engate do anel de travamento em um encaixe de anel de travamento no corpo de alojamento de cabeça de poço, em que desta forma evita movimento para cima do suspensor de tubulação de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 11/78

5/19 produção externo. A vedação também empurra de encontro a um pino de liberação, o que provoca a deformação para dentro do anel de catraca.

[009] A ferramenta de assentamento é puxada para cima, o que eleva o suspensor de tubulação de produção interno. Conforme o suspensor de tubulação de produção interno é elevado, o mesmo se move para cima relativo ao suspensor externo, aplicando uma tensão à seção da tubulação de produção entre o dispositivo de retenção de furo de poço no interior do poço e o alojamento de cabeça de poço. O anel de catraca encaixa nas roscas externas do suspensor de tubulação de produção interno. O comprimento da tubulação de produção, e a distância de puxamento da ferramenta de assentamento, são predeterminados de modo que a quantidade de tensão desejada é alcançada quando o suspensor de tubulação de produção interno é engatado pelo anel de catraca. O anel de catraca mantém a tensão na tubulação de produção através da transmissão da carga para o suspensor externo e deste para o alojamento de cabeça de poço. O operador pode então aumentar a pressão hidráulica na gaveta para estabelecer totalmente a vedação. A ferramenta de assentamento é libertada do suspensor externo através de rotação da ferramenta de assentamento. Isto resulta no desatarrachamento da ferramenta de assentamento das roscas de elevação para permitir a recuperação.

Breve Descrição dos Desenhos [0010] A fim de que a maneira pela qual as características, vantagens e objetivos da invenção, bem como outros os quais ficarão aparentes, sejam alcançados e possam ser entendidos em mais detalhes, uma descrição mais particular da invenção brevemente sumarizada acima pode ser tomada por referência a realização desta que é ilustrada nas figuras em anexo, figuras as quais fazem parte desta especificação. Deve ser observado, entretanto, que as figuras ilustram apenas uma realização preferencial da

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 12/78

6/19 invenção e, portanto, não deve ser considerada limitante do escopo visto que a invenção pode admitir outras realizações igualmente eficazes.

[0011] A Figura 1 é uma vista de corte de uma realização ilustrativa de uma ferramenta de assentamento e sistema suspensor de tubulação de produção de fixação interna.

[0012] A Figura 2 é uma vista de corte de uma realização ilustrativa de uma ferramenta de assentamento da Figura 1.

[0013] A Figura 3 é uma vista de detalhe da vedação e anel de fixação do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

[0014] A Figura 4 é uma vista de corte do colar de comunicação do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

[0015] A Figura 5 é uma vista de corte do suspensor de tubulação de produção do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

[0016] A Figura 6 é uma vista de detalhe de corte do mecanismo de travamento do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

[0017] A Figura 7 é uma vista lateral de corte parcial do anel de catraca do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

[0018] A Figura 8 é uma vista de corte parcial do anel de catraca do sistema de tensionamento de tubulação de produção da Figura 1.

Descrição de Realizações da Invenção [0019] A presente invenção será descrita agora mais integralmente daqui em diante com referência as figuras em anexo as quais ilustram realizações da invenção. Esta invenção pode, entretanto, ser incorporada de muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada as realizações ilustradas demonstradas aqui. Preferencialmente, estas realizações são fornecidas de modo que esta revelação seja minuciosa e

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 13/78

7/19 completa, e transmita completamente o escopo da invenção para os técnicos no assunto. Números semelhantes referenciam elementos semelhantes do começo ao fim, e a notação primária, se usada, indica elemento similares em realizações alternativas.

[0020] Com referência a Figura 1, o alojamento de cabeça de poço 100 é sustentado sobre uma cabeça de poço ou é instalado dentro de um furo de poço. A cabeça de poço pode ser uma cabeça de poço de superfície ou uma cabeça de poço submarina.

[0021] A ferramenta de assentamento de manobra única (Single Trip Running Tool - “STRT”) 101 compreende um corpo geralmente cilíndrico 102 que tem roscas 104 em uma primeira extremidade para acoplar a STRT 101 a um conduto tal como uma coluna de perfuração (não mostrada). A STRT 101 pode ter pistões hidráulicos 106, 108 para acionar um corpo externo da ferramenta de assentamento ativadora 110, a qual atua como uma gaveta, para aplicação de força a uma luva adaptadora 114. Em uma realização ilustrativa, a STRT 101 tem dois conjuntos de portas hidráulicas 116, 118 próximas a extremidade com rosca. A porta hidráulica ativadora 116 é conectada a um ou mais pistões hidráulicos 106 que provocam a extensão axial do corpo externo da ferramenta de assentamento 110 ao longo do comprimento do corpo da STRT 102.

[0022] A porta hidráulica de desativação 118, também instalada na primeira extremidade (a extremidade da rosca da coluna de perfuração 104) da STRT 101, é conectada a um ou mais pistões hidráulicos 108 que provocam a retração do corpo externo da ferramenta de assentamento 110. Quando a pressão hidráulica é aplicada através da porta hidráulica de desativação 118 aos pistões hidráulicos de desativação 108, os pistões provocam a retração axial do corpo externo da ferramenta de assentamento 110 ao longo do comprimento da STRT 101 em direção as roscas da coluna de perfuração 104.

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 14/78

8/19

Em uma realização ilustrativa, o corpo externo da ferramenta de assentamento 110 é capaz de se deslocar uma distancia axial de 1,2 metros relativa ao corpo da STRT 102. A força exercida pelos pistões de ativação 106 é determinada através da quantidade de pressão hidráulica aplicada aos pistões. Em algumas realizações, a pressão hidráulica pode ser de 62.052 kPa ou mais. O corpo externo da ferramenta de assentamento STRT 110 tem conectores 120 para acoplar a uma luva adaptadora 114. Em uma realização preferencial, o conector 120 é um perfil com rosca.

[0023] A primeira extremidade da STRT pode ter conectores 121 para conectar linhas hidráulicas a passagens de transferência 122. A segunda extremidade das passagens 122 pode ter encaixes ou conectores 123. Os conectores 123 podem acoplar a encaixes similares no, por exemplo, colar de comunicação 126.

[0024] A segunda extremidade do corpo da STRT 102 tem conectores 124 para conectar a STRT 101 a outro componente, tal como o colar de comunicação 126 ou uma montagem de suspensor de tubulação de produção 130. O conector 124 pode ser um conector com rosca que tem roscas o diâmetro interno da segunda extremidade do corpo da STRT 102. Em tais realizações, o operador assenta a STRT 101 no colar de comunicação 126 e então roda 8 a 9 voltas na direção 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 de comunicação rode na STRT 101. Em uma realização ilustrativa, a STRT 101 é uma versão estendida de uma ferramenta de assentamento disponível comercialmente, Vetco Gray peça número R1179201.

[0025] Com referência a Figura 2, a luva adaptadora 114 é uma luva anelar acoplada em uma primeira extremidade ao alojamento externo da

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 15/78

9/19 ferramenta de assentamento 110 na extremidade inferior da STRT 101 (Figura 1). A segunda extremidade da luva adaptadora 114 é acoplada ao anel de engate de liberação de vedação 132. O diâmetro interno da luva adaptadora 114 é maior do que o diâmetro externo do colar de comunicação 126, o que permite que a luva adaptadora 114 passe sobre o exterior do colar de comunicação 126.

[0026] O anel de engate de liberação de vedação 132 é um anel anelar conectado entre a luva adaptadora 114 e o anel de ativação 133. Conectores com rosca 134 na segunda extremidade da luva de adaptação de vedação 114 acoplam a conectores com rosca correspondentes 136 no anel de engate de liberação de vedação 132. Em uma realização ilustrativa, a luva adaptadora 114 é acoplada ao anel de engate de liberação de vedação 132 através de roscas que têm uma rotação de mão esquerda e é travada no lugar por uma série de parafusos de travamento (não mostrados) para evitar o desacoplamento durante a operação. Um perfil de rosca de mão esquerda com fenda 138 instalado na extremidade inferior do anel de engate de liberação de vedação 132 é usado para conectar a montagem de vedação 140. O perfil de rosca de mão esquerda com fenda 138 permite que a ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação de produção desconecte da vedação através de um movimento em linha reta para cima.

[0027] Com referência a Figura 3, a montagem de vedação 140 é carregada de forma removível pelo anel de engate de liberação de vedação 132 (Figura 2). A montagem de vedação 140 assenta na bolsa entre a parede externa do alojamento de cabeça de poço 100 e o corpo interno do suspensor de tubulação de produção 174. A montagem de vedação 140 é montada inteiramente de componentes de metal. Estes componentes incluem um membro de vedação geralmente em formato de U 146. O membro de vedação 146 tem uma parede ou perna externa 148 e uma parede ou perna interna

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 16/78

10/19 paralela 150, em que as pernas 148, 150 são conectadas juntas no fundo por uma base e abertas no topo. O diâmetro interno da perna externa 148 é espaçado radialmente para fora do diâmetro externo da perna interna 150, isto resulta em um espaço livre anelar entre as pernas 148, 150. O diâmetro interno e o diâmetro externo são superfícies cilíndricas lisas paralelas uma a outra. Similarmente, o diâmetro interno da perna interna 150 e o diâmetro externo da perna externa 148 são superfícies lisas, cilíndricas e paralelas.

[0028] O anel de ativação 133 é empregado para forçar as pernas 148, 150 radialmente separadas uma da outra a um engate de vedação com as superfícies de vedação 156, 158. As superfícies de vedação 156, 158 podem ser qualquer tipo de superfície de vedação, por exemplo, obturadores. O anel de ativação 133 tem um diâmetro externo que irá engatar por fricção ao diâmetro interno da perna externa de vedação 148. O anel de ativação 133 tem um diâmetro interno que irá engatar por fricção ao diâmetro externo da perna interna de vedação 150. A espessura radial do anel de ativação 133 é maior do que 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, o que provoca o engate por compressão das superfícies de vedação das pernas de vedação 156, 158 no alojamento de cabeça de poço 100 e no corpo interno do suspensor de tubulação de produção 174.

[0029] Com referência a Figura 4, o colar de comunicação 126 é uma luva anelar que pode ser conectada ao corpo da STRT 102 (Figura 1). A extremidade superior do colar de comunicação 126 tem um conector 162 tal como um conector com rosca para acoplar o colar de comunicação 126 aos conectores correspondentes 124 no corpo da STRT 102 (Figura 1). A extremidade inferior do colar de comunicação 126 tem conectores 164 tais como conectores com rosca.

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 17/78

11/19 [0030] Com referência a Figura 2, o colar de comunicação 126 é acoplado ao pescoço alongado do suspensor de tubulação de produção 178 através de roscas de mão direita. Um dispositivo anti-rotação, tal como buchas anti-rotação ou chaves de torque (não mostradas) pode ser usado para evitar que o colar de comunicação 126 rode em relação ao suspensor de tubulação de produção.

[0031] Com referência de volta a Figura 4, o colar de comunicação 126 pode ter tubos ou passagens 166 através do colar e encaixes 168 apropriados para acoplar linhas tais como linhas hidráulicas na extremidade inferior dos tubos ou passagens 166. Uma mangueira hidráulica (não mostrada) a partir da superfície pode ser acoplada a porta hidráulica 118 na STRT 101. Uma segunda mangueira hidráulica (não mostrada) pode ser acoplada ao encaixe 168 na segunda extremidade do tubo ou passagem. A segunda mangueira hidráulica pode descer através do furo de poço. Em algumas realizações, outros tipos de linhas podem ser conectados através do colar de comunicação 126, tais como linhas de sinal ou linhas de energia.

[0032] Com referência a Figura 5, uma coluna ou tubulação de produção 170 é descida através de uma montagem de alojamento de cabeça de poço 100 (Figura 2) e para dentro do furo de poço 172 instalado abaixo do alojamento de cabeça de poço 100. O suspensor de tubulação de produção interna 174, um membro cilíndrico, é conectado ao topo da coluna ou tubulação de produção 170 e se torna uma parte da coluna ou tubulação de produção 170. O suspensor de tubulação de produção interno 174 também fez parte da montagem de suspensor de tubulação de produção interno 130, e pode ser considerado uma porção interna do suspensor de um suspensor de tubulação de produção. O suspensor de tubulação de produção interno 174 tem um conjunto de ranhuras externas 176, as quais são formadas por cristas circulares no diâmetro externo do suspensor de tubulação de produção interno

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 18/78

12/19

174. O suspensor de tubulação de produção interno 174 tem um pescoço alongado 178, o qual sobressai acima do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160. O pescoço alongado 178 pode ser acoplado ao conector 164 do colar de comunicação 126.

[0033] A coluna de tubulação de produção 170 suspensa a partir do conjunto de tensão do suspensor de tubulação de produção compreende uma tubulação de produção típica que é bem conhecida na técnica. A segunda extremidade da tubulação de produção (a extremidade oposta do suspensor de tubulação de produção) é engatada a uma fixação de subsuperfície através de um mecanismo de travamento convencional. Em uma realização ilustrativa, a extremidade inferior da tubulação de produção é engatada com o uso de um dispositivo de travamento com o uso de catraca (“trava-catraca”).

[0034] O suspensor externo 160, um membro cilíndrico, é conduzido sobre o suspensor de tubulação de produção interno 174, formando uma segunda parte de uma montagem de suspensor de tubulação de produção 130. O suspensor externo 160 inclui um anel de carga 182 e um anel de catraca 184. O anel de carga 182 tem um ombro de apoio voltado para baixo 186 para assentar no ombro de carga da montagem de alojamento de cabeça de poço 188 (Figura 2). O anel de catraca 184 é conduzido para dentro de um recesso interno no anel de carga 182 para engatar as roscas do suspensor de tubulação de produção interno 176.

[0035] Com referência a Figura 3, o anel de fixação 190, o qual pode ser um anel dividido, irá engatar a ranhura 192 na montagem de alojamento de cabeça de poço 100 para engatar o anel de carga 182 no lugar. O anel de fixação 190, o qual é orientado para dentro, não engata a ranhura 192 na montagem de alojamento de cabeça de poço 100 em seu estado relaxado. Um chanfro na superfície inferior da vedação 146 engata em um chanfro na superfície superior do anel de fixação 190 quando a vedação 146 é

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 19/78

13/19 estabelecida no lugar pelo anel de ativação 133. A vedação provoca a expansão e engate do anel de fixação 190 na ranhura 192 na montagem de alojamento de cabeça de poço 100, e permanece engatado enquanto a vedação 146 permanecer estabelecida no lugar.

[0036] Com referência a Figura 6, o anel de catraca 184 é uma versão modificada do anel de catraca mostrado na Patente de No. U.S. 4.607.865, de David W Hughes, depositada em 26 de agosto de 1986. O anel de catraca 184 tem dentes internos 194 os quais engatam as roscas externas 176 no suspensor de tubulação de produção interno 174. O anel de catraca 184 tem ombros de carga externos 196 os quais engatam em ombros de carga internos 198 no anel de carga 182. Os pinos de cisalhamento 202 servem para inicialmente prender o suspensor externo 160 no suspensor de tubulação de produção interno 174 na base das roscas externas 176. Pode ser usada qualquer quantidade de pinos de cisalhamento 202. Em uma realização preferencial, quatro pinos de cisalhamento 202 são distribuídos circunferencialmente em volta da montagem de suspensor de tubulação de produção 130. Os pinos de cisalhamento 202 irão cisalhar depois que o anel de carga 182 assentar no ombro de carga 188 (Figura 1) e for aplicado peso adicional pelo condutor 170 (Figura 5). Isto permite que o suspensor de tubulação de produção interna 174 se mova para baixo relativo ao anel de carga 182. O anel de catraca 184 permite este movimento para baixo porque ele inicialmente é preso em uma posição expandida de modo que ele não irá engatar as roscas externas do mandril 176 para evitar movimento para baixo do suspensor de tubo interno 174.

[0037] Com referência as Figuras 7 e 8, a chave 204 prende o anel de catraca 184 na posição desengatada expandida. A chave 204 é instalada na divisão do anel de catraca 184, a qual é elástica. A divisão do anel de catraca 184 inclui duas bordas opostas 206. Cada borda 206 tem um par de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 20/78

14/19 rebaixos retangulares 208. A chave 204 tem dois ressaltos 210, em que cada um se estende lateralmente a partir de um lado oposto do corpo da chave 204. Os ressaltos 210 irão engatar nas bordas 206 quando a chave 204 estiver na posição superior mostrada. Isto prende o anel de catraca 184 em uma posição expandida. Quando a chave 204 é movida para baixo, os ressaltos 210 entram nos recessos 208. Isto permite a elasticidade do anel de catraca 184 a contrair o anel de catraca 184 para a posição engatada.

[0038] O mecanismo para liberar a chave 204 inclui uma haste 212 a qual se estende para cima e é segura por um pino ou parafuso 214 a chave 204. A haste 212 se estende através de uma fenda 216 formada no anel de carga 182 e é segura na posição superior por um pino de cisalhamento chave 218 para evitar a ativação prematura do anel de catraca 184. A fenda 216 incorpora um furo através do qual o pino ou parafuso 214 se estende. A chave 204 é instalada em uma parte de rebaixo interna do anel de carga 182 enquanto a haste 212 é instalada na fenda 216 no lado externo do anel de carga 182. A haste 212 é empurrada para baixo por uma superfície na vedação anelar 146 (Figura 3) quando a vedação anelar 146 é ajustada no lugar pelo anel de ativação 133 (Figura 3).

[0039] Com referência de volta a Figura 2, o alojamento de cabeça de poço 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 cilíndrico 220, e pode ter uma ou mais montagens de válvula 222. A montagem de válvula 100 tem um ombro voltado para cima 188 para assentar a montagem de suspensor de tubulação de produção 130. A ranhura 192 (melhor mostrada na Figura 3) é instalada no diâmetro interno do alojamento da cabeça de poço 100 para receber um anel de trava de suspensor de tubulação de produção 190 para segurar o suspensor de tubulação de produção externo 160 no lugar. Com referência a Figura 3, o alojamento de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 21/78

15/19 cabeça de poço 100 também tem uma superfície de vedação 156, em que a vedação anelar 146 é pressionada para formar uma vedação de encontro à superfície de vedação. A superfície de vedação 156 pode ou não conter ranhuras circunferenciais, ou obturadores, para formar uma vedação.

[0040] Com referência a Figura 2, em operação, o suspensor de tubulação de produção interno 174 é instalado no furo do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160 e seguro no lugar por um ou mais pinos de cisalhamento 202. O revestimento ou tubulação de produção de conduto 170 é acoplado ao suspensor de tubulação de produção interno 174, e é baixado através do alojamento de cabeça de poço 100 para dentro do furo de poço 172. A vedação 146 (Figura 3) é acoplada ao anel de ativação 133, O qual é acoplado ao anel de travamento de liberação de vedação 132, o qual por sua vez é acoplado à luva adaptadora 114. A luva adaptadora 114 é acoplada ao corpo externo da ferramenta de assentamento 110 da STRT 101. O corpo da STRT 102 é acoplado ao colar de comunicação 126, o qual por sua vez é acoplado ao pescoço estendido 178 do suspensor de tubulação de produção interno 174.

[0041] A Montagem, que compreende a STRT 101, colar de comunicação 126, suspensor de tubulação de produção interno 178, corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160, luva adaptadora 114, anel de travamento de liberação de vedação 132, anel de ativação 133, e vedação 146, e adicionalmente a tubulação de produção 170 acoplada ao suspensor de tubulação de produção interno 178, é baixado para dentro do alojamento de cabeça de poço 1000 em um conduto (não mostrado). O corpo externo de suspensor de tubulação de produção 160 assenta no ombro de carga voltado para cima 188 (Figura 1) do alojamento de cabeça de poço 100. O peso da tubulação de produção puxando o suspensor de tubulação de produção interno 174, e/ou a força do conduto de coluna de perfuração (não

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 22/78

16/19 mostrado) provoca o cisalhamento dos pinos de cisalhamento 202. O agora apoiado corpo externo de suspensor de tubulação de produção 160 cessa o movimento adicional para baixo.

[0042] A STRT 101, o colar de comunicação 126 e o suspensor de tubulação de produção interno 174 continuam a se mover para baixo relativos ao alojamento de cabeça de poço 100 e o agora estacionário corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160. A parte do suspensor de tubulação de produção interno 174 que tem ranhuras externas 176 passa através do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160 e se move adicionalmente para baixo. Em uma realização exemplar, o suspensor de tubulação de produção interno 174 desce até 1,2 metros depois que o corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160 ficou apoiado no alojamento de cabeça de poço 100. O pescoço estendido 178 do suspensor de tubulação de produção interno 174 e a parte inferior do colar de comunicação 126 podem ou não passar através do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160, dependendo das exigências de tensionamento da aplicação da tubulação de produção.

[0043] O suspensor de tubulação de produção interno 174 é instalado a uma distância de deslocamento predeterminada abaixo do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160. A distância de deslocamento é calculada de modo que quando a tubulação de produção é esticada pela quantidade de distância de deslocamento, a tubulação de produção terá a quantidade desejada de tensão. A distância de deslocamento pode ser calculada unicamente para cada aplicação. Em geral, a distância de deslocamento é calculada para ser maior do que a distância de expansão térmica esperada para a tubulação de produção 170. A expansão térmica pode ocorrer durante o enchimento e descarga de um gás através do furo de poço 172 em aplicações tais como armazenamento de gás. A distância de expansão

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 23/78

17/19 térmica pode ser de uns poucos centímetros até 1,2 metros abaixo do corpo externo do suspensor de tubulação de produção 160. Em um ponto geralmente coincidente com a distância de deslocamento, a extremidade inferior da tubulação de produção 170 engata em um dispositivo de travamento (não mostrado) no furo de poço 172, tal como uma trava de catraca, em que desta forma fixa a extremidade inferior da tubulação de produção 170 no lugar. A extremidade inferior da tubulação de produção 170 e o dispositivo de travamento podem ser instalados em um poço de armazenamento subterrâneo.

[0044] Ao mesmo tempo em que o suspensor de tubulação de produção interno 174 está sendo baixado, um operador na superfície aplica pressão hidráulica a porta hidráulica de ativação 116. A pressão hidráulica é regulada pelo operador para prender o corpo do suspensor de tubulação de produção externo 160 para baixo no ombro de carga 188 no alojamento de cabeça de poço 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, a pressão hidráulica na porta de ativação 116 é proporcionalmente aumentada para manter o corpo do suspensor de tubulação de produção externo 160 em posição no ombro de carga 188 sem acionar a vedação 140 ou ativar o anel de fixação 190. Durante o deslocamento vertical para cima, o suspensor de tubulação de produção interno 174 é puxado de volta através do suspensor de tubulação de produção externo 160, e assim através do anel de catraca 184. A tensão é aumentada na tubulação de produção 170 durante este movimento para cima.

[0045] No fim do deslocamento predeterminado vertical para cima, o suspensor de tubulação de produção interno 174 retorna para um ponto fixado dentro do corpo do suspensor de tubulação de produção externo 160 e neste ponto, a pressão hidráulica na porta de acionamento 116 é aumentada ao máximo, em que desta forma aciona o alojamento externo 110 que atua

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 24/78

18/19 como uma gaveta para empurrar a luva adaptadora 114, o anel de travamento de liberação de vedação 132, o anel de acionamento 133 e a vedação 146 para baixo relativos ao corpo da STRT 102. Esta força provoca o apoio da vedação 146 na bolsa de vedação entre o alojamento de cabeça de poço 100 e suspensor de tubulação de produção interno 174.

[0046] Conforme a vedação 146 assenta na bolsa de vedação, ela provoca a expansão do anel de fixação 190 (Figura 3) para fora para dentro da ranhura de fixação 192 (Figura 3) do alojamento de cabeça de poço 100. A vedação 146 também engata a haste 212 (Figura 7), o que provoca o movimento da mesma para baixo relativo ao suspensor de tubulação de produção externo 160. Em algumas realizações, a vedação 146 pode acionar o anel de fixação 190 e a haste 212 antes de o suspensor de tubulação de produção interno 174 ser puxado de volta.

[0047] Quando a haste 212 se move para baixo, a mesma empurra a chave 204 para baixo, relativa ao anel de catraca 184. Conforme os ressaltos 210 transpõem as bordas 206 do anel de catraca 184, o anel de catraca deforma para dentro para sua posição orientada para dentro e engata nas roscas externas 176 do suspensor de tubulação de produção interno 174 com os dentes internos 194 do anel de catraca 184. Os ombros de carga externos 196 do anel de catraca 184 permanecem em contato com os ombros de carga internos 198 do suspensor de tubulação de produção externo 160. Desta forma o peso e a tensão subsequente no suspensor de tubulação de produção interna 174 são transferidos para o suspensor de tubulação de produção externo 160, através do anel de catraca 184. O peso e tensão são transferidos do suspensor de tubulação de produção externo 160 para o alojamento de cabeça de poço 100 através do ombro de carga 188 (Figura 1). A distância de deslocamento axial do suspensor de tubulação de produção interno 174 é conhecido antecipadamente, e desta forma o anel de catraca 184

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 25/78

19/19 pode ser dimensionado e instalado para engatar o suspensor de tubulação de produção interno 174 na localização desejada. Assim o anel de catraca 184 tem um comprimento axial que pode ser muito menor do que a distância de deslocamento. Em algumas realizações, o operador não levanta o suspensor de tubulação de produção interno 174 depois que o anel de catraca 184 deforma e desta forma o anel de catraca 184 não atua como catraca realmente, mas, em vez disso, segura o suspensor de tubulação de produção interno 174 na posição. Em outras realizações, o operador pode levantar o suspensor de tubulação de produção interno 174 depois do anel de catraca 184 ter deformado, em que desta forma provoca um engate de acionamento com catraca.

[0048] Com o peso e tensão da tubulação de produção agora suportados pelo alojamento de cabeça de poço 100, a STRT 101 pode ser desengatada, deixando a montagem de suspensor de tubulação de produção 130, o colar de comunicação 126 e a montagem de vedação 140 no furo de poço.

[0049] Ao mesmo tempo em que a invenção foi mostrada ou descrita em apenas algumas de suas formas, deve ficar evidente para os técnicos no assunto que a mesma não é tão limitada, mas é suscetível a várias mudanças sem se afastar do escopo da invenção.

Claims

Reivindicações

1. APARELHO PARA APLICAÇÃO DE TENSÃO A TUBULAÇÃO DE PRODUÇÃO (170) EM UM FURO DE POÇO (100), caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende:

uma parte externa de um suspensor de tubulação de produção (160);

uma parte interna de suspensor de tubulação de produção (174) que é adaptada para ser presa a uma ferramenta de assentamento (101) e à tubulação de produção (170);

um mecanismo de travamento entre as partes interna e externa (174, 160) que permite que a parte interna (174) seja abaixada em relação à parte externa (160), depois que a parte externa (160) assenta em um membro de cabeça de poço (100) e a parte interna (174) seja erguida de volta até engatar com a parte externa (160);

uma vedação (146) montada na parte externa do suspensor de tubulação de produção (160) e que é móvel pela ferramenta de assentamento (101) de uma posição não ativada, quando a parte externa do suspensor de tubulação de produção (160) assenta no membro de cabeça de poço (100) para uma posição ativada para vedação entre o membro de cabeça de poço (100) e a parte externa do suspensor de tubulação de produção (160); e em que o movimento da vedação (146) para a posição de ativação aciona o mecanismo de travamento para travar a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174) à parte externa do suspensor de tubulação de produção (160) para evitar movimento adicional para baixo da parte interna do suspensor de tubulação de produção (174) em relação à parte externa do suspensor de tubulação de produção (160), que, desta forma, mantém a tensão da tubulação de produção (170).
2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 27/78

2/5 caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento compreende um anel de catraca (184) que tem uma posição desengatada, em que o anel de catraca (184) desengata da parte interna do suspensor de tubulação de produção (174), e uma posição engatada em que o anel de catraca (184) engata na parte interna do suspensor de tubulação de produção (174).
3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma chave (204) que tem uma primeira posição para segurar o anel de catraca (184) na posição desengatada e uma segunda posição para permitir que o anel de catraca (184) se mova para a posição engatada, em que a chave (204) se move da primeira posição para a segunda posição responsiva à vedação (146) que é estabelecida.
4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174) compreende um pescoço (178) que se estende sobre a parte externa do suspensor de tubulação de produção (160), quando a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174) e a parte externa do suspensor de tubulação de produção (160) são travadas juntas.
5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de assentamento (101) é adaptada para segurar a parte externa do suspensor de tubulação de produção (160) na posição, enquanto abaixa a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174).
6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um anel de trava resiliente (190) que tem uma primeira posição e uma segunda posição, em que a ferramenta de assentamento (101) provoca a movimentação do anel de trava (190) da primeira para a segunda posição, e em que a segunda posição

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 28/78

3/5 impede o movimento para cima da parte externa do suspensor de tubulação de produção (160).
7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma vedação (146), em que a ferramenta de assentamento (101) exerce pressão na vedação (146) sem ativação da vedação (146), e em que a vedação (146) move o anel de trava (190) a partir da primeira para a segunda posição e mantém o anel de trava (190) na segunda posição, enquanto eleva a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174).
8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte interna do suspensor de tubulação de produção (174) é adaptada para ser elevada de volta até uma distância predeterminada.
9. MÉTODO PARA APLICAR TENSÃO A UMA TUBULAÇÃO DE PRODUÇÃO DE FURO DE POÇO (170), caracterizado pelo fato de que o método compreende:

(a) engatar de forma removível um suspensor de tubulação de produção interno (174) a um suspensor de tubulação de produção externo (160) e acoplar uma extremidade superior de um comprimento de tubulação de produção (170) ao suspensor de tubulação de produção interno (174);

(b) acoplar de forma removível uma ferramenta de assentamento (101) ao suspensor de tubulação de produção interno (174) e abaixar a tubulação de produção (170) para dentro de um furo de poço (100) e assentar o suspensor de tubulação de produção externo (160) em um membro de cabeça de poço (100);

(c) desengatar o suspensor de tubulação de produção interno (174) do suspensor de tubulação de produção externo (160) e abaixar o suspensor de tubulação de produção interno (174) abaixo do suspensor de

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 29/78

4/5 tubulação de produção externo (160);

(d) travar a extremidade inferior da tubulação de produção (170) em um retentor no furo de poço (100);

(e) aplicar tensão à tubulação de produção (170) puxando para cima;

(f) quando o suspensor de tubulação de produção interno (174) se move para o engate com o suspensor de tubulação de produção externo (160), travar o suspensor de tubulação de produção interno (174) no suspensor de tubulação de produção externo (160) para segurar a tubulação de produção (170) sob tensão;

(g) usar a ferramenta de assentamento (101) para ativar uma vedação (146) entre o suspensor de tubulação de produção externo (160) e o membro de cabeça de poço (100).
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) compreende impedir que o suspensor de tubulação de produção externo (160) se mova para cima quando está sendo aplicada tensão a tubulação de produção (170).
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) compreende acoplar a ferramenta de assentamento (101) ao suspensor de tubulação de produção interno e a etapa (e) compreende elevar uma parte da ferramenta de assentamento (101), ao mesmo tempo em que evita que o suspensor de tubulação de produção externo (160) realize um movimento para cima.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a ativação da vedação (146) entre o suspensor de tubulação de produção externo (160) e o membro de cabeça de poço (100) e em que a etapa (c) adicionalmente compreende colapsar um anel

Petição 870190036451, de 16/04/2019, pág. 30/78

5/5 expansível (184) entre os suspensores interno e externo em resposta à ativação da vedação (146), o qual trava o suspensor de tubulação de produção interno (174) ao suspensor de tubulação de produção externo (160).
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a vedação (146) é ativada após a tensão ser aplicada à tubulação de produção (170).
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o suspensor de tubulação de produção externo (160) é fixado ao suspensor de tubulação 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 pelo peso do suspensor de tubulação de produção interno (174) e tubulação de produção (170) depois de o suspensor de tubulação de produção externo (160) assentar no alojamento de cabeça de poço (100).
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) compreende puxar para cima uma distância predeterminada.