BR112016024273B1

BR112016024273B1 - Válvula de retenção multidirecional operada de modo seletivo para o uso subterrâneo

Info

Publication number: BR112016024273B1
Application number: BR112016024273-4A
Authority: BR
Inventors: Stephen Bisset
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2022-03-22
Also published as: BR112016024273A2; GB2540507A; US9976387B2; GB2540507B; NO20161759A1; NO347796B1; US20150308225A1; WO2015167757A1; BR112016024273A8

Abstract

VÁLVULA DE RETENÇÃO DE DUAS VIAS OPERADA DE MODO SELETIVO PARA USO SUBTERRÂNEO Tratase de uma válvula de retenção de duas direções de modo seletivo que é localizada em uma coluna com um obturador e é mantida aberta para operar, de modo que a coluna possa ser preenchida e não se torne flutuante ou inclua um sub transferido fechável para permitir o preenchimento de coluna para a passagem que pode, então, ser fechada. É aplicada pressão a partir da superfície para acionar um objeto para baixo para uma sede, de modo que um obturador possa ser estabelecido. A pressão adicional aumenta deslocamentos do objeto e da sede e trava a sede na posição deslocada. Uma força de retorno de mola empurra o objeto para uma sede superior para impedir o fluxo poço acima. O fluxo na direção poço abaixo é possível superando-se a inclinação de mola para mover o objeto para fora da sede superior enquanto impede o objeto de se mover para baixo longe o suficiente para engatar a sede inferior deslocada. O fluxo de poço abaixo passa ao redor do objeto.

Description

Campo da invenção

[001] O campo da invenção é uma válvula de retenção de duas vias e, mais particularmente, em que há recursos para converter a operação para a operação de uma via após atuar uma ferramenta subterrânea de modo que outras operações possam, então, ocorrer.

Antecedentes da invenção

[002] As válvulas de retenção são usadas em uma variedade de aplicações para limitar o fluxo em uma direção enquanto permite o fluxo em uma direção oposta. Tipicamente, válvulas de retenção de duas vias são usadas para impedir o fluxo em direções opostas quando atuadas, porém, tendo sido atuadas, as mesmas permanecem fechadas para o fluxo em ambas direções. Alguns exemplos desses tipos de válvulas são: os documentos U.S.2012/0222861 e U.S.4628996 (Figuras 11 e 12). Outros projetos apenas cortam o fluxo em múltiplas direções quando há uma quebra de linha tal como no documento U.S.5547029. Alguns projetos usam válvulas de retenção redundantes em paralelo que interagem tal como no documento U.S. 6659184 da Figura 2. Ainda em outros projetos são principalmente válvulas de retenção de uma via, porém, menção na passagem que as mesmas podem ser configuradas como válvulas de retenção de duas vias sem descrever como seria obtido de modo útil no contexto de suas revelações tal como no documento U.S.2013/0255952. Ainda em outros projetos são válvulas multidirecionais que redirecionam o fluxo em diversos regimes de fluxo e não são necessariamente válvulas de retenção de modo algum tal como no documento US 7658229.

[003] Em algumas aplicações há uma necessidade por acumular a pressão em uma direção poço abaixo tal como para estabelecer um obturador e, então, tendo estabelecido o obturador para converter em uma operação de válvula de retenção unidirecional em que o fluxo é permitido na direção poço abaixo, porém, impedido na direção poço acima. Em uma aplicação específica, um óleo pesado que precisa ser diluído de modo que o mesmo possa ser bombeado para a superfície com uma bomba submersível elétrica (ESP) exige a habilidade para bombear para baixo o diluente em uma direção poço abaixo enquanto fornece um dispositivo de segurança que impedirá o fluxo de devolver para cima a linha de distribuição de diluente caso a formação experimente um acúmulo de pressão. Ao mesmo tempo, um obturador precisa ser estabelecido para isolar o óleo pesado do restante do poço inacabado de modo que a mistura com o diluente possa ocorrer abaixo do obturador. A presente invenção aborda essa situação especifica e é adequada para outras aplicações em que por um momento a verificação de direção única do fluxo é desejada tal como para estabelecer um obturador e em outros momentos o fluxo é permitido em uma direção verificada anteriormente para obter outro objetivo poço abaixo tal como diluição de fluido de um óleo pesado, de modo que o mesmo possa ser bombeado para a superfície com uma ESP. Esses e outros aspectos da presente invenção se tornarão mais prontamente evidentes para aqueles versados na técnica a partir de uma revisão da descrição da modalidade preferida e dos desenhos associados, enquanto se reconhece que o escopo completo da invenção deve ser determinado pelas reivindicações anexas.

Sumário da Invenção

[004] Uma válvula de retenção de duas direções de modo seletivo é localizada em uma coluna com um obturador e é mantida aberto para operar, de modo que a coluna possa ser preenchida e não se torne flutuante ou inclua um sub transferido fechável para permitir o preenchimento de coluna para a passagem que pode, então, ser fechada. É aplicada pressão a partir da superfície para acionar um objeto para baixo para uma sede, de modo que um obturador possa ser estabelecido. A pressão adicional aumenta deslocamentos do objeto e da sede e trava a sede na posição deslocada. Uma força de retorno de mola empurra o objeto para uma sede superior para impedir o fluxo poço acima. O fluxo na direção poço abaixo é possível superando-se a inclinação de mola para mover o objeto para fora da sede superior enquanto impede o objeto de se mover para baixo longe o suficiente para engatar a sede inferior deslocada. O fluxo de poço abaixo passa ao redor do objeto.

Breve descrição das figuras

[005] A Figura 1 é uma vista esquemática da válvula de retenção de duas vias seletiva; e

[006] A Figura 2 é a válvula da Figura 1 que mostra uma via para permitir o preenchimento tubular durante a passagem.

Descrição detalhada das modalidades preferidas

[007] A Figura 1 ilustra esquematicamente um obturador de orifício duplo 10 sustentado por uma coluna tubular 12. Nessa aplicação preferida observada há um óleo pesado de baixa pressão no poço que precisa ser bombeado para a superfície, preferencialmente, com bomba submersível elétrica P. Tal fluxo bombeado precisa passar o obturador 13 conforme representado pela seta 14 de modo que tal fluxo possa alcançar a superfície em um espaço anular superior que existe ao redor da coluna tubular 12. Há diversos objetivos. Um dentre esses é ter a capacidade para preencher a coluna 12 ao passar a coluna de modo que a mesma não se torne flutuante. Uma forma em que isso é feito é instalar um sub transferido sensível a fluxo ou pressão que é ilustrado esquematicamente pela seta 16. Esse sub é passado aberto para permitir que a coluna 12 seja preenchida. Um aumento no fluxo ou elevação da pressão com mais fluxo leva o sub a fechar e permanecer fechado. Tais dispositivos são conhecidos na técnica para o propósito de permitir que as colunas sejam preenchidas quando passadas. Uma sede inferior 18 é mantida no lugar com um membro quebrável tal como um anel de cisalhamento 20. Um eixo de êmbolo 22 se estende através da sede inferior 18 e tem um objeto 24 preso, preferencialmente, em uma extremidade 26. O formato do objeto 26 é complementar ao formato de sede 18 de modo que quando os dois estão em contato a pressão possa ser contida contra o objeto 24. Para levar o objeto 24 para a sede 18 o fluxo é aumentado para o pistão de acionamento 28 contra a inclinação da mola 30. Deve-se observar que o pistão 28 permite que o fluxo seja desviado visto que o mesmo não tem vedações periféricas, porém, com fluxo suficiente a força da mola 30 será superada e o objeto 24 repousará sobre a sede inferior 18 para permitir que a pressão acumule para estabelecer o obturador 13. Após o obturador ser estabelecido, a pressão é aumentada adicionalmente para quebrar o membro quebrável 20 para, desse modo, deslocar o objeto 24 e sua sede 18 em tandem em uma direção poço abaixo até que o membro de travamento 32 seja engatado. Com a sede 18 abaixada tão abaixo e travada, o pistão 28 não pode mais descer longe o suficiente para deixar o objeto 24 repousado parado sobre a sede 18 devido ao fato de a mola 30 suportada fora de suporte aberto 34 impedir suficientemente o movimento na direção para baixo do eixo de êmbolo 22 para permitir que o objeto 24 alcance a sede agora recolocada 18. Por outro lado, o fluxo na direção reversa é impedido visto que a mola 30 empurra o pistão 28 e, com o mesmo, o objeto 24 para cima até que o objeto 24 encontre a sede de topo 36. Quando o objeto 24 estiver na sede 36 não há fluxo possível em direção à coluna 12.

[008] A Figura 2 difere da Figura 1 na maneira em que a coluna é permitida ser preenchida quando estiver em passagem. Em outros aspectos, o projeto de operação da Figura 2 é o mesmo que a Figura 1. A diferença é que o dispositivo 16 da Figura 1 que permite o fluxo para o interior da coluna 12 quando está em passagem é substituído por uma restrição quebrável 38 que mantém o objeto 24’ na direção oposta da sede 36’ e contra a força da inclinação da mola 30’. Quando isso acontece, o fluxo é possível na coluna 12’ visto que o mesmo é abaixado. Tal fluxo pode passar através das passagens 40 e 42 para ir além da sede 36’ que está aberta devido ao fato de o objeto 24’ ser mantido distante do alcance da sede 36’. Quando a coluna 12’ é passada para o local desejado o fluxo é aumentado para colocar uma força no pistão 28’ que cisalhará a restrição 38. Nesse ponto a operação da Figura 2 é a mesma que a Figura 1.

[009] Na aplicação destinada o dispositivo primeiro permite que a coluna 12 seja preenchida visto que a mesma é posicionada no local desejado para o estabelecimento do obturador 13. O obturador 13 é permitido ser estabelecido devido ao fato de a pressão a partir da superfície ser contida e direcionada para o obturador 13 até que o mesmo seja estabelecido. Após estabelecer o obturador 13 a pressão adicional aumenta a restrição de cisalhamento de quebra 20 e trava a sede inferior em uma posição deslocada que impossibilita o objeto 24 de repousar sobre a sede 18. Isso permite que o fluido seja distribuído através da coluna 12 além do obturador 13 para se misturar com o óleo pesado que, então, é bombeado com a ESP ou outro tipo de bomba P através do obturador 13 em uma passagem paralela de modo que o fluxo mesclado alcance um espaço anular externo ao redor da coluna 12 na zona acima do obturador 13. No evento improvável de um surto de pressão no reservatório, o fluxo em direção à coluna 12 é bloqueado conforme o objeto 24 com a ajuda da mola 30 é empurrado para o ponto de assentamento sobre a sede 36 para bloquear o fluxo na direção poço acima.

[010] Embora a mola 30 seja mostrada como uma mola em espiral, outros tipos de molas como uma pilha de arruelas Belleville ou gás compressível também podem ser usadas. As direções de fluxo permitidas também podem ser alteradas na invenção enquanto retêm o recurso de fluxo de retenção seletivo em pelo menos uma direção para uma operação enquanto permite, posteriormente, tal fluxo alcançar propósitos distintos.

[011] A descrição acima é ilustrativa da modalidade preferida e diversas modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem afastar da invenção cujo escopo é determinado a partir do escopo literal e equivalente das reivindicações abaixo:

Claims

1. Válvula de retenção multidirecional para montagem em uma coluna tubular (12) que se estende para uma localização subterrânea, caracterizada por: um membro de válvula (24) em um alojamento (11) inicialmente móvel em direções opostas entre primeira e segunda sedes de válvula (36, 18); o dito membro de válvula (24) é impedido seletivamente, de modo subsequente, de entrar em contato com uma das ditas sedes de válvula, em que: a referida segunda sede (18) é móvel de uma primeira posição para uma segunda posição, em que a referida segunda sede (18) é travada na referida segunda posição com uma trava (32) e em que o referido membro de válvula (24) é incapaz de engatar a referida segunda sede móvel na referida segunda posição do referido segundo assento móvel.

2. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: as ditas sedes de válvula são voltadas uma para a outra.

3. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: o dito alojamento (11) tem uma porta aberta seletivamente para permitir o fluxo para o interior do dito alojamento (11) conforme a coluna tubular (12) se estende em direção à localização subterrânea.

4. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) é retido seletivamente na direção oposta às ditas sedes para permitir o fluxo no interior do dito alojamento (11) conforme a coluna tubular (12) se estende em direção à localização subterrânea.

5. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a dita primeira sede de válvula (36) é localizada poço acima a partir da dita segunda sede (18) no dito alojamento (11); o dito membro de válvula (24) é inclinado em direção à dita primeira sede de válvula (36).

6. Válvula, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) é responsivo ao fluxo no dito alojamento (11) para se mover para entrar em contato com a dita segunda sede (18).

7. Válvula, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) que corta o fluxo através do dito alojamento (11) para permitir que a pressão acumule no dito alojamento (11) quando assentada contra a dita segunda sede de válvula (18).

8. Válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que: a pressão no dito alojamento (11) a um primeiro nível, com o dito membro de válvula (24) em contato com a dita segunda sede (18), atua uma ferramenta; a pressão no dito alojamento (11) em um segundo nível mais superior o dito primeiro nível força a dita segunda sede de válvula (18) a se mover.

9. Válvula, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que: a pressão no dito alojamento (11) ao dito segundo nível quebra um membro quebrável para permitir que a dita segunda sede de válvula (18) se mova.

10. Válvula, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que: o movimento da dita segunda sede de válvula (18) é subsequentemente travado com uma trava (32).

11. Válvula, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que: o movimento da dita segunda sede de válvula (18) impede o dito membro de válvula (24) de entrar em contato com a dita segunda sede de válvula (18).

12. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) compreende uma parada de percurso em uma direção de movimento em direção à dita segunda sede de válvula (18).

13. Válvula, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) é retido inicialmente no dito alojamento (11) na direção oposta à dita primeira sede de válvula (36).

14. Válvula, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que: o dito alojamento (11) compreende uma porta aberta seletivamente para permitir que o fluido para o interior do dito alojamento (11) alcance a coluna tubular (12) com o dito membro de válvula (24) inclinado em contato com a dita primeira sede de válvula(36) para permitir que a coluna tubular (12) receba líquido conforme a coluna tubular (12) é estendida para a localização subterrânea.

15. Válvula, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que: a dita ferramenta compreende um obturador (13).

16. Válvula, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que: o dito obturador (13) tem múltiplas passagens para permitir a adição fluida à localização subterrânea em uma primeira dita passagem para auxiliar uma bomba a distribuir fluido a partir da localização subterrânea em uma segunda dita passagem.

17. Válvula, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que: o dito membro de válvula (24) , quando estiver contra a dita primeira sede de válvula (36), impede que o fluido passe para a coluna de tubulação.