BRPI0400320B1

BRPI0400320B1 - UNIDIRECTIONAL HYDROSTATIC PRESSURE RESTRAINT ELASTIC DEVICE FOR USE ON COATING COLUMNS FOR OIL WELLS OR SIMILAR

Info

Publication number: BRPI0400320B1
Authority: BR
Inventors: Antonio Carlos Basso; Guillermo Oscar Dapino
Original assignee: Siderca Saic
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2014-09-09
Also published as: AR039271A1; BRPI0400320A

Description

“DISPOSITIVO ELÁSTICO DE RETENçãO UNIDIRECIONAL DÀ PRESSãO HIDROSTÁTICA ANULAR PARA SER UTILIZADO EM“UNIDIRECTIONAL ELASTIC RETENTION DEVICE FOR ANNULAR HYDROSTATIC PRESSURE FOR USE IN

COLUNAS DE REVESTIMENTO PARA POçOS PETROLÍFEROS OU SIMILARES” A presente invenção tem por objeto principal um dispositivo elástico de retenção unidirecional da pressão hidrostática anular para ser utilizado em colunas de revestimento para poços petrolíferos ou similares, durante a cimentação de isolamento de poços petrolíferos ou aqüíferos, ou em todas as atividades onde se requeira suportar a pressão hidrostática gerada pelo fluido contido em uma coluna anular.PETROLUMBER OR SIMILAR WELL COATING COLUMNS The main object of the present invention is a one-way elastic annular hydrostatic pressure retention device for use in oil well or aquatic well casing columns, or in all activities where it is required to withstand the hydrostatic pressure generated by the fluid contained in an annular column.

Mais concretamente, a presente invenção engloba um dispositivo que é baixado com a coluna de revestimento até a profundidade requerida. Dito dispositivo é um elemento de retenção de força descendente que gera uma coluna anular de fluido, e permite um livre fluxo ascendente do mesmo, quando o fluido que enche o poço é circulado para lavar ou cimentar, de maneira tal que o dispositivo se comporta como um elemento valvular unidirecional no espaço anular formado pelo poço e o acoplamento de revestimento, protegendo desta maneira as capas inferiores não consolidadas, susceptíveis de fraturas, de alta permeabilidade e alta admissão, da indesejada ação exercida pela pressão hidrostática. É sabido que em toda atividade onde são requeridas perfurações, e particularmente na indústria petroleira, devido às grandes profundidades que são alcançadas nas perfurações, o método mais utilizado para isolar as zonas geológicas atravessadas, é por meio da cimentação de isolamento. Este método consiste em bombear cimento fluido para o espaço do poço. Uma vez curado, o cimento sólido fixa o acoplamento de revestimento às paredes do poço, e isola as capas atravessadas entre si.More specifically, the present invention encompasses a device that is lowered with the casing column to the required depth. Said device is a downward force retaining member that generates an annular fluid column, and allows a free upward flow thereof, when the fluid filling the well is circulated to wash or cement, such that the device behaves as a unidirectional valve element in the annular space formed by the well and the casing coupling, thereby protecting the unconsolidated, high permeability and high-admittance undercap, from unwanted action exerted by hydrostatic pressure. It is well known that in every activity where drilling is required, and particularly in the oil industry, due to the great depths that are reached in drilling, the most commonly used method for isolating the geological crossings is by insulating cementation. This method consists of pumping fluid cement into the well space. Once cured, the solid cement attaches the casing coupling to the well walls, and insulates the cross-covers between them.

Nos trabalhos prévios de perfuração, para controlar a energia potencial das capas que são atravessadas, para impedir desmoronamentos, perdas de fluido e/ou colapsos, o poço deve estar cheio de um fluido; de características tais, que permita o equilíbrio físico-químico necessário para manter a estrutura do poço estabilizada.In prior drilling work, to control the potential energy of the covers being traversed, to prevent landslides, fluid losses and / or collapses, the well must be filled with fluid; of such characteristics as to permit the necessary physicochemical balance to maintain the well structure stabilized.

Durante a perfuração, este fluido chamado "barro" ou "lodo", é bombeado através da coluna de perfuração, sai pelas boquilhas do trépano como um jorro erosivo que facilita a rotação e em sua passagem, ademais, refrigera e lubrifica o trépano e a coluna, e em sua subida pelo espaço anular poço, arrasta as partículas produzidas na perfuração até a superfície. Estes resíduos, uma vez na superfície, são peneirados e o "barro" ou "lodo" é recondicionado para ser reinjetado no circuito, mantendo assim a continuidade do circuito de injeção.During drilling, this fluid called "mud" or "sludge" is pumped through the drill string, exits through the burr nozzles as an erosive spout that facilitates rotation and, in addition, cools and lubricates the burr and column, and ascent through the annular space, drags the particles produced in the drilling to the surface. These debris, once on the surface, are sifted and the "mud" or "sludge" is refurbished to be reinjected into the circuit, thus maintaining the continuity of the injection circuit.

Depois de perfurado, o poço é convenientemente avaliado para determinar o potencial produtivo. Uma vez definidas as zonas de interesse, programa-se o revestimento e a cimentação de isolamento.Once drilled, the well is conveniently evaluated to determine productive potential. Once the zones of interest are defined, the insulation coating and cementation is programmed.

Tanto no revestimento quanto na cimentação, são produzidas perigosas alterações dos parâmetros físicos e químicos dos fluidos que enchem o poço, incrementando os riscos de perda de nível de fluido e a possibilidade de surtos. A cimentação é realizada bombeando os colchões lavadores e o cimento pelo interior do revestimento, até situar o cimento convenientemente no espaço anular. Estes momentos são críticos, e com máximo risco de perda de coluna, devido à alta densidade do cimento fluido que agora ocupa o espaço anular gerando uma alta pressão hidrostática que incide sobre as capas expostas, e se estas são suscetíveis de fraturas ou de alta permeabilidade, perdas de circulação, ou de coluna fluida seriam produzidas, pondo em risco o resultado das operações e a segurança do equipamento e pessoal afetado. r E amplamente conhecida a importância de uma boa programação de revestimento/cimentação, e de seu resultado operativo dependerá a vida produtiva do poço. Com o revestimento se programa a instalação dos elementos acessórios a este, para melhorar e facilitar a cimentação. O dispositivo da presente invenção é um acessório do revestimento para melhorar o resultado da cimentação, atenuando os riscos de perda de coluna de cimento, permitindo em todo momento uma operação de revestimento e de cimentação totalmente normais.In both casing and cementation, hazardous changes in the physical and chemical parameters of the fluids that fill the well are produced, increasing the risk of fluid level loss and the possibility of outbreaks. Cementing is performed by pumping the washer mattresses and cement into the interior of the liner until the cement is conveniently located in the annular space. These moments are critical, and with the highest risk of column loss, due to the high density of the fluid cement that now occupies the annular space generating a high hydrostatic pressure on exposed layers, and whether they are susceptible to fracture or high permeability. Loss of circulation or fluid column would be produced, jeopardizing the results of operations and the safety of the affected equipment and personnel. r The importance of good casing / cement scheduling is widely known, and its operating outcome will depend on the productive life of the well. With the coating program the installation of the accessory elements to it, to improve and facilitate the cementation. The device of the present invention is a cladding accessory for improving the cementation result, attenuating the risks of cement column loss, allowing at all times a totally normal coating and cementing operation.

Existe uma grande quantidade de métodos para atender este requerimento como sejam: os colchões gelifícados com obturantes, empanques externos de colunas de revestimento ou "casings", e os cestos de retenção; que apesar de seu baixo rendimento e limitações, são os mais usados.There are a large number of methods to meet this requirement such as: gel-filled mattresses with seals, outer casing packing and retaining baskets; which despite their low yield and limitations, are the most used.

Os colchões gelifícados são injetados antes da cimentação do poço, como um tampão balanceado, na coluna fluida que enche o mesmo.Gelled mattresses are injected before cementing the well as a balanced plug into the fluid column that fills the well.

Para isto é necessário incrementar os tempos de equipamento de perfuração, além do custo de produtos e operação. Por estas razões, sua utilização está praticamente descartada, e eles são usados como última alternativa em casos extremos.For this it is necessary to increase the drilling equipment times, as well as the cost of products and operation. For these reasons, their use is practically discarded, and they are used as a last resort in extreme cases.

Os empanques externos ou "casings" são mandris metálicos ocos. Uma câmara expansível elástica circunda o mandril metálico e esta é atuada desde o interior por meio de válvulas especiais, expandindo o empanque até as paredes do poço, interrompendo a continuidade da coluna hidráulica. Este meio é utilizado para conter altos diferenciais, e é necessário dispor de operadores especializados. Além de seu elevado custo, o inconveniente mais notável é que uma vez acionado não se poderá alternar nem girar a coluna durante a cimentação de isolamento, evitando uma boa distribuição do cimento no espaço anular poço-coluna, e depois da avaliação do cimento de isolamento são necessárias cimentações auxiliares a pressão para sanar estes inconvenientes.Outer packing or casings are hollow metal chucks. An elastic expandable chamber surrounds the metal mandrel and is actuated from the inside by special valves, expanding the packing to the well walls, interrupting the continuity of the hydraulic column. This medium is used to contain high differentials and specialized operators are required. In addition to its high cost, the most notable drawback is that once activated the column cannot be rotated or rotated during insulation cementing, avoiding a good distribution of cement in the annular well-column space, and after the evaluation of the insulation cement. pressure auxiliary cementations are required to remedy these drawbacks.

Os cestos retentores são constituídos por uma estrutura metálica elástica de forma cônica, são instalados por meio de um flange que abraça o "casing", de onde nasce uma série de fitas que formam um cone invertido. Sua base maior se apóia sobre as paredes do poço. As fitas com forma de pétalas assim dispostas, copiam as irregularidades do poço, formando um cesto cônico com sua base menor para o flange de sujeição para conter e suportar as cargas hidráulicas descendentes, e permitir por meio da retração das fitas, a passagem do fluxo ascendente. A efetividade destes sistemas é muito limitada devido a que não existe um bom fecho entre as fitas e coroas. Ademais os apoios sobre as paredes do poço não são precisos, permitindo a passagem do fluido sem criar uma efetiva barreira para a descida deste. A limitação máxima é manifestada durante a instalação do elemento, enquanto se reveste o poço. A tubulação em sua descida empurra o cesto, produzindo um indesejado efeito pistão que incide sobre as capas inferiores, atravessadas pela perfuração, incrementando a possibilidade de fraturas com perdas de fluido nas capas inferiores expostas. Da mesma forma, a restrição ao fluxo ascendente que o cesto produz, gera perdas de carga durante a circulação prévia e a cimentação do poço, que também se transmitem às capas inferiores.The retaining baskets are constituted by a conical shaped elastic metal structure, are installed by means of a flange that embraces the casing, from which a series of tapes that form an inverted cone is born. Its larger base rests on the well walls. The petal-shaped strips thus arranged copy the well irregularities, forming a tapered basket with its smaller base to the holding flange to contain and withstand the downward hydraulic loads, and allow the stripping of the streams to flow through. ascending. The effectiveness of these systems is very limited because there is no good closure between the ribbons and crowns. In addition, the supports on the well walls are not accurate, allowing the passage of the fluid without creating an effective barrier to its descent. The maximum limitation is manifested during element installation while coating the well. The downward piping pushes the basket, producing an unwanted piston effect that impacts the lower layers through the perforation, increasing the possibility of fluid loss fractures in the exposed lower layers. Likewise, the upflow restriction that the basket produces generates pressure losses during pre-circulation and well cementation, which are also transmitted to the lower layers.

Para resolver este inconveniente foram desenvolvidos modelos de cestos com fitas metálicas e com membrana de lona para cumprir com a retenção e suportar a coluna fluida, porém estes, ainda que facilitem o revestimento e a passagem ascendente de fluido, são descartados por sua muito pouca contribuição com respeito à capacidade de suporte hidrostático. A seguir, citam-se algumas patentes que descrevem exemplos de cestos retentores com deficiências como as anteriormente expostas. A patente US 2602514 divulga outro cesto provido de fitas metálicas fixadas à superfície exterior de um elemento anular interior ou anel por seus extremos inferiores mediante soldagem. Cada uma das fitas compreende um elemento de cesto fixado por soldagem que se superpõe com o elemento de cesto da fita adjacente, formando assim uma barreira anular troncocônica. Um manguito anular exterior está disposto por cima de dito elemento anular interior e dos extremos inferiores de ditas fitas. Um anel inferior é acoplado ao extremo inferior do elemento anular interior em caso de movimento ascendente do conjunto, e um anel superior é acoplado à parte superior do elemento anular interior em caso de movimento descendente do conjunto. A patente US 2305282 divulga um cesto de construção muito similar à anterior. O elemento de retenção ou "taça" é de tipo elástico. Um conjunto de fitas metálicas que circundam a coluna de revestimento, é fixado por seu extremo inferior, entre o elemento tubular e um anel de retenção corrugado, este último para gerar o correspondente espaçamento entre fitas.To address this drawback, wire mesh and canvas membrane basket designs have been developed to comply with retention and support for the fluid column, but these, while facilitating coating and upflow, are discarded for their very little contribution. with respect to hydrostatic carrying capacity. The following are some patents which describe examples of deficient holding baskets as set forth above. US 2602514 discloses another basket provided with metal strips attached to the outer surface of an inner annular element or ring at its lower ends by welding. Each of the tapes comprises a weldable basket member that overlaps with the adjacent tape basket member, thereby forming a frusto-conical annular barrier. An outer annular cuff is disposed above said inner annular member and the lower ends of said ribbons. A lower ring is coupled to the lower end of the inner annular element in case of upward movement of the assembly, and an upper ring is coupled to the upper part of the inner annular element in case of downward movement of the assembly. US 2305282 discloses a construction basket very similar to the above. The retaining element or "cup" is of elastic type. A set of metallic ribbons surrounding the casing column is fixed at its lower end between the tubular member and a corrugated retaining ring, the latter to generate the corresponding spacing between ribbons.

Os extremos inferiores das fitas não estão unidos entre si, porém os extremos superiores têm continuidade em sua estrutura. Um dedal suporta a parte inferior de dita "taça" e uma aba metálica, a parte média da mesma. A patente US 3955625 divulga um cesto com fitas metálicas tendo um de seus extremos fixados por soldagem entre um anel interior e outro exterior; e o outro de seus extremos livres. Entre ditos anéis interno e externo, inclui-se ainda um material corrugado a modo de espaçador para sustentar cada uma de ditas fitas em seu lugar durante a etapa de soldagem.The lower ends of the tapes are not joined together, but the upper ends have continuity in their structure. A thimble supports the bottom of said "cup" and a metal flap, the middle part thereof. US 3955625 discloses a basket with metal tapes having one of its ends secured by welding between an inner and an outer ring; and the other of its free extremes. Said inner and outer rings further include a spacer corrugated material for holding each of said tapes in place during the welding step.

Os inconvenientes resumidamente enunciados limitam notavelmente o rendimento e influem negativamente nos resultados finais que se persegue. Sanar os problemas que uma cimentação primária de isolamento deficiente provoca em um poço destinado a produzir hidrocarbonetos, irá requerer tarefas complexas, onerosas e de alto risco, pondo em jogo a vida produtiva do poço, e até uma má avaliação de jazidas se o poço é de avanço ou exploratório. 0 dispositivo elástico de retenção unidirecional, que a presente patente de invenção descreve, apresenta claras vantagens frente aos modelos mecânicos em uso, como são os empanques externos expansíveis, e os cestos de retenção. O dito dispositivo elástico compreende fitas de aço curvas que se expandem radialmente para as paredes do poço e que, em quantidade suficiente, formam um conjunto elástico com duas buchas: uma superior e outra inferior. Na região de máxima expansão radial das fitas, e associada a estas por vulcanização, encontra-se uma tira exterior elástica. Além de estar associado às ditas fitas de aço, a bucha superior está associada também a uma bucha interna e a uma junta superior elástica. O extremo inferior de dita bucha interna se encontra associado por sua vez a uma tira interior elástica. O dispositivo assim conformado, uma vez unido à coluna de revestimento, por meio de duas uniões roscadas superior a inferior, e dentro do poço, se constitui em uma válvula de retenção unidirecional anular que atua da seguinte maneira: as fitas associadas à tira exterior elástica, impelem esta para as paredes do poço, enquanto que a tira interior elástica, associada ao extremo inferior da bucha interna elástica, obtura o espaço sobre as paredes da tira exterior. A junta superior elástica obtura o espaço livre entre a bucha interna, a bucha superior e o acoplamento de revestimento.The short-listed drawbacks noticeably limit performance and negatively influence the end result pursued. Addressing the problems that poorly insulated primary cementation causes in a well designed to produce hydrocarbons will require complex, costly and high-risk tasks, putting the productive life of the well at stake, and even a poor assessment of deposits if the well is advance or exploratory. The one-way elastic retention device described by the present invention has clear advantages over the mechanical models in use, such as expandable outer packing and retaining baskets. Said elastic device comprises curved steel bands that radially expand to the well walls and which, in sufficient quantity, form an elastic assembly with two bushings: one upper and one lower. In the region of maximum radial expansion of the ribbons, and associated with them by vulcanization, is an elastic outer strip. In addition to being associated with said steel bands, the upper bushing is also associated with an inner bushing and an elastic upper joint. The lower end of said inner bushing is in turn associated with an elastic inner strap. The device thus formed, once joined to the casing column by means of two upper-lower threaded joints, and within the well, constitutes a one-way annular check valve acting as follows: the tapes associated with the elastic outer strip , push it towards the well walls, while the elastic inner strip, associated with the lower end of the elastic inner bushing, obtains space over the outer strip walls. The elastic upper gasket obtains clearance between the inner bushing, the upper bushing and the casing coupling.

Enquanto se reveste, o dispositivo baixa com a coluna de revestimento, criando um fluxo ascendente com respeito ao fluido que enche o poço, da mesma maneira que quando se circula ou se cimenta, a lama de perfuração, ou o cimento, passará pelo espaço anular existente entre a tira exterior elástica e a tira interior elástica.While coating, the device lowers with the casing column, creating an upward flow with respect to the fluid that fills the well, just as when circulating or cementing, the drilling mud or cement will pass through the annular space. between the elastic outer strap and the elastic inner strap.

Quando se injeta o cimento fluido, este desce pelo interior do revestimento, e desde seu extremo inferior ou sapata guia, sobe pelo espaço anular, incrementando progressivamente a carga hidráulica sobre as capas inferiores, por ação da pressão hidrostática. O dispositivo convenientemente instalado, por cima das zonas críticas, interromperá a continuidade hidráulica da coluna, gerando um diferencial de pressão negativo por baixo do ponto de situação do dispositivo. O fecho efetivo é produzido porque: a tira exterior elástica é impelida pelas fitas para a parede do poço, e a tira interior elástica obtura a passagem ao fluxo descendente. O diferencial de pressão, agora, é transmitido à bucha superior desde a bucha interna, a qual é solidária com as fitas curvas, impelindo à tira exterior elástica para as paredes do poço. A um maior diferencial de pressão a tira interior elástica incrementa o ajuste sobre a parede interna da tira exterior elástica, permitindo uma ação extra de fecho sobre as paredes do poço. Dita tira interior elástica adota a forma de um cesto tronco-cônico invertido, capaz de selar totalmente o espaço anular formado entre a bucha interna e a superfície interna da tira exterior elástica. O selo é completado com a junta superior elástica, que como se mencionou anteriormente, obtura o espaço anular compreendido entre a bucha superior, a bucha interior e o acoplamento de revestimento. Os movimentos alternativos e/ou rotativos que são conferidos à coluna de revestimento para conseguir uma boa distribuição de cimento enquanto este é bombeado podem ser efetuados a todo o momento, sempre que o dispositivo seja instalado entre dois apoios, (que neste caso estão representados pelas uniões roscadas), com o espaço suficiente para realizar os movimentos alternativos de vai e vem de subida/descida e/ou rotação da tubulação. A instalação das buchas superior, inferior e interna e da junta superior elástica, no acoplamento de revestimento é por encaixe simples e não requer nenhum tipo de ajuste mecânico com a coluna de revestimento. Ditas buchas, interna e superior, têm o jogo suficiente para um fácil acoplamento dos mesmos no acoplamento de revestimento. t E então um objeto da presente invenção um dispositivo elástico de retenção unidirecional da pressão hidrostática anular para ser utilizado em colunas de revestimento para poços petrolíferos ou similares, sendo dito dispositivo formado por: - um acoplamento de revestimento unido por uniões roscadas superior e inferior à dita coluna de revestimento; - buchas de suporte superior e inferior, situadas entre ditas uniões roscadas superior a inferior, respectivamente, e em tomo de dito acoplamento de revestimento, - um conjunto de fitas elásticas vinculando entre si ditas buchas de suporte superior a inferior, - uma tira exterior elástica, associada a dito conjunto de fitas elásticas; - uma bucha interna, que circunda a dito acoplamento de revestimento, situada entre ditas buchas superior a inferior, associada por seu extremo superior, ao extremo inferior de dita bucha superior, - uma tira interior elástica associada ao externo inferior de dita bucha interna, e - uma junta superior elástica associada à borda superior da bucha superior.When injecting the fluid cement, it descends inside the coating, and from its lower end or guide shoe, rises through the annular space, progressively increasing the hydraulic load on the lower layers, by hydrostatic pressure. The conveniently installed device above the critical zones will interrupt the hydraulic continuity of the column, generating a negative pressure differential below the device's set point. The effective closure is produced because: the elastic outer strip is driven by the tapes to the well wall, and the elastic inner strip obtains passage to the downstream. The pressure differential is now transmitted to the top bushing from the inner bushing, which is integral with the curved tapes, pushing the elastic outer strip into the well walls. At a higher pressure differential the elastic inner strip increases the fit on the inner wall of the elastic outer strip, allowing for an extra close action on the well walls. Said elastic inner strap takes the form of an inverted frusto-conical basket capable of fully sealing the annular space formed between the inner bushing and the inner surface of the elastic outer strap. The seal is completed with the elastic upper gasket, which as mentioned above obtains the annular space comprised between the upper bushing, the inner bushing and the casing coupling. The alternative and / or rotary movements that are given to the casing column to achieve a good cement distribution while it is pumped can be performed at all times whenever the device is installed between two supports (which in this case are represented by threaded fittings), with sufficient clearance to perform alternate up / down and / or rotate piping movements. The installation of the upper, lower and inner bushings and the elastic upper joint in the casing coupling is by simple fit and does not require any mechanical adjustment with the casing column. Said bushings, inner and upper, have sufficient play for easy coupling of them in the coupling coupling. An object of the present invention is therefore a one-way elastic annular hydrostatic pressure retention device for use in oil well casing columns or the like, said device comprising: - a casing coupling joined by upper and lower threaded joints to said casing column; - upper and lower support bushings, situated between said upper and lower threaded joints, respectively, and around said casing coupling, - a set of elastic tapes linking said upper and lower support bushings together, - an elastic outer strip , associated with said set of elastic bands; - an inner bushing surrounding said casing coupling situated between said upper to lower bushes, associated at its upper end, to the lower end of said upper bushing, - an elastic inner strip associated with the lower outer of said inner bushing, and - an elastic upper joint associated with the upper edge of the upper bushing.

Por outo lado um dos objetivos da presente invenção é que durante o baixar do "casing", o dispositivo não produza efeito pistão, ofereça uma muito baixa resistência hidráulica ao fluxo ascendente, proporcione uma efetiva sustentação para a coluna hidráulica superior, e seja instalado sem o concurso de operadores especializados.On the other hand, it is an object of the present invention that during casing lowering, the device does not produce a piston effect, offers very low hydraulic upflow resistance, provides effective support for the upper hydraulic column, and is installed without the competition of specialized operators.

Ainda outo objetivo é que dito dispositivo permita alternar a coluna de revestimento em todo momento.Still another objective is that said device allows to alternate the coating column at all times.

Ainda outo objetivo é que ele possa ser utilizado abaixo dos dispositivos de cimentação de etapas múltiplas.Still another goal is that it can be used below the multistage cementing devices.

Ainda outo objetivo é que se possa utilizar vários dispositivos em uma coluna.Another goal is that you can use multiple devices in a column.

Ainda outro objetivo é que ele seja de fácil colocação no correspondente segmento de coluna tubular.Yet another objective is that it be easily placed in the corresponding tubular column segment.

Ainda outro objetivo é reduzir o arraste sobre as paredes do poço de depósitos indesejados de sólidos, que possam obturar o espaço de circulação.Still another objective is to reduce the drag on the well walls of unwanted deposits of solids that may fill the circulation space.

Com a finalidade de concretizar as vantagens resumidamente enunciadas às que os usuários e entendidos da especialidade poderão agregar muitas outras, e para facilitar a compreensão das características construtivas, constitutivas e funcionais do dispositivo inventado descreve-se a seguir um exemplo de realização, o qual se ilustra nas figuras descritas na seqüência, com o expresso esclarecimento de que precisamente por tratar-se de um exemplo, não corresponde atribuir ao mesmo um caráter limitativo ou exclusivo do alcance de proteção da presente invenção. A figura 1 é um corte longitudinal de uma porção do poço onde se observa o segmento correspondente em que está instalado o dispositivo em repouso. A figura 2 mostra um corte onde se observa o dispositivo enquanto se está revestindo, circulando e/ou cimentando. A figura 3 mostra o conjunto na posição final uma vez concluída a cimentação. A figura 4 mostra um corte longitudinal de poço, com vários dispositivos devidamente instalados, conforme recomendam as práticas operativas.In order to realize the briefly stated advantages to which users and those skilled in the art may add many others, and to facilitate the understanding of the constructive, constitutive and functional characteristics of the invented device, the following is an example of embodiment which follows. illustrates in the figures described below, with the express clarification that precisely because it is an example, it does not correspond to attribute to it a limiting or exclusive character of the scope of protection of the present invention. Figure 1 is a longitudinal section through a portion of the well where the corresponding segment in which the resting device is installed is observed. Figure 2 shows a section where the device is observed while coating, circulating and / or cementing. Figure 3 shows the assembly in the final position once the cementation is completed. Figure 4 shows a longitudinal section of the well, with several devices properly installed, as recommended by operating practices.

Tal como se pode apreciar na figura 1, observa-se a formação 1 que circunda o poço 2, o qual está cheio de fluido ou lama de perfuração 3, em repouso no espaço anular 4. O acoplamento de revestimento 5 está unido por uniões roscadas inferior 6 e superior 7 ao resto da coluna de revestimento 5’. Uma bucha de suporte inferior 8 circunda o acoplamento de revestimento 5 e sustenta um conjunto de fitas de aço 10 que se expandem radialmente até um máximo, e posteriormente confluem para uma bucha de suporte superior 9, cujo extremo superior é associado a uma junta superior elástica 14, que atua a modo de selo com respeito ao acoplamento de revestimento 5; adotando dito conjunto de fitas 10 a forma de dois troncos de cone unidos por suas bases maiores. Ditas buchas superior 9 e inferior 8 são necessariamente de diâmetro muito menor que o do poço 2. Dito conjunto de fitas 10 atravessa, na região de sua máxima expansão radial, uma tira exterior elástica 11, a qual é fixada a dito conjunto 10 por vulcanização. É esta tira exterior elástica 11 que entra em contato direto com as paredes de dito poço 2. A bucha superior 9 está associada ainda ao extremo superior de uma bucha interna 12, por soldagem de ponto ou qualquer outro método conhecido, que circunda o acoplamento de revestimento 5 ocupando o interior de dito conjunto de fitas 10, até ultrapassar o extremo inferior da tira exterior elástica 11. Uma tira interior elástica 13, está unida ao extremo inferior da bucha interna 12 por vulcanização, e se projeta através do espaço anular existente entre a tira exterior elástica 11 e a bucha interna 12, até ultrapassar o extremo superior de dita tira exterior 11. Dita tira interior elástica 13 tem a forma de um cesto troncocônico invertido. Esta figura mostra o dispositivo elástico de retenção disposto entre as duas uniões roscadas 6 e 7 sem movimento do acoplamento de revestimento 5, e sem circulação do fluido 3. As duas tiras elásticas, exterior (11) e interior (13), são preferentemente de borracha, e as fitas 10 estão associadas às buchas de suporte superior 9 e inferior 8 por soldagem de ponto. Tanto a tira exterior 11 quanto a tira interior 13 são providas de um reforço interno não metálico para incrementar sua capacidade de suporte sem perda de elasticidade.As can be seen from Figure 1, the formation 1 surrounding the well 2, which is filled with drilling fluid or drilling mud 3, is observed resting in the annular space 4. The casing coupling 5 is joined by threaded joints lower 6 and upper 7 to the rest of the casing column 5 '. A lower support bushing 8 surrounds the casing coupling 5 and supports a set of steel strips 10 that radially expand to a maximum, and subsequently converge to an upper support bushing 9, whose upper end is associated with an elastic upper joint. 14 acting in seal mode with respect to the liner coupling 5; adopting said set of tapes 10 in the form of two cone trunks joined by their larger bases. Said upper 9 and lower 8 bushings are necessarily much smaller in diameter than the well 2. Said set of tapes 10 crosses, in the region of their maximum radial expansion, an elastic outer strip 11, which is fixed to said set 10 by vulcanization. . It is this elastic outer strip 11 which comes into direct contact with the walls of said well 2. The upper bushing 9 is further associated with the upper end of an inner bushing 12 by spot welding or any other known method surrounding the coupling of lining 5 occupying the interior of said strip assembly 10 until it reaches the lower end of the elastic outer strip 11. An elastic inner strip 13 is joined to the lower end of the inner bushing 12 by vulcanization and projects through the annular space between the elastic outer strap 11 and the inner bushing 12, until it reaches the upper end of said outer strap 11. Said elastic inner strap 13 has the shape of an inverted frusto-conical basket. This figure shows the elastic retention device disposed between the two threaded joints 6 and 7 without movement of the liner coupling 5, and without fluid circulation 3. The two outer (11) and inner (13) elastic strips are preferably of and the tapes 10 are attached to the upper 9 and lower 8 support bushings by spot welding. Both outer strip 11 and inner strip 13 are provided with a non-metallic inner reinforcement to increase their carrying capacity without loss of elasticity.

Na figura 2 observa-se agora o dispositivo enquanto se realiza a circulação do fluido 3 no interior do acoplamento 5 com sentido descendente 3A, e a circulação do fluido 3 no espaço anular 4 com sentido ascendente 3B, que em sua subida passa pelo espaço anular existente entre a tira exterior 11 e a tira interior 13, agora retraída para a bucha interna 12 pela ação hidráulica exercida pelo fluido 3 em seu deslocamento ascendente. O dispositivo está deslocado para a união roscada superior 7 por ação do fluxo ascendente 3A, ou pelo arraste produzido entre a parede do poço 2 e a tira exterior 11 enquanto o acoplamento 5 é descido pelo interior do poço 2 durante o revestimento do mesmo. A figura 3 mostra uma porção de poço 2 uma vez concluída a operação de isolamento. Um fluido enche o interior da coluna 5’ e o acoplamento 5 de revestimento, como por exemplo água, e outro fluido enche o espaço anular 4, como por exemplo cimento. Por cima do dispositivo, no espaço anular 4, observa-se cimento 16, exercendo pressão sobre o mesmo, e por baixo deste, observa-se o cimento 16A com a carga hidráulica atenuada pela ação do dispositivo, protegendo uma capa de alta permeabilidade.In Figure 2 the device is now seen while circulating fluid 3 within downward coupling 5 3A, and circulating fluid 3 in annular space 4 upward 3B, which as it passes through the annular space existing between the outer strip 11 and the inner strip 13, now retracted to the inner bushing 12 by the hydraulic action exerted by the fluid 3 in its upward displacement. The device is displaced to the upper threaded joint 7 by the upward flow 3A, or by the drag produced between the wall of the well 2 and the outer strip 11 while the coupling 5 is lowered into the well 2 during coating thereof. Figure 3 shows a well portion 2 once the isolation operation is completed. One fluid fills the interior of the column 5 'and the casing coupling 5, such as water, and another fluid fills the annular space 4, such as cement. Above the device, in annular space 4, cement 16 is observed, exerting pressure on it, and below it, cement 16A is observed with the hydraulic load attenuated by the action of the device, protecting a high permeability layer.

Observa-se que a bucha inferior 8 está apoiada sobre a união roscada inferior 6. O conjunto de fitas 10 e a tira exterior 11 são expandidos radialmente para a parede do poço 2, porque a pressão hidrostática exercida pelo cimento 16, expande o cesto formado pela tira interior elástica 13 e desloca para abaixo a bucha interna 12. A junta superior elástica 14 obtura totalmente o espaço anular entre a bucha interna 12 e o acoplamento de revestimento 5. Desta maneira produz-se a interrupção total da ação hidráulica da coluna anular por baixo do dispositivo.It is noted that the lower bushing 8 is supported on the lower threaded joint 6. The tape assembly 10 and the outer strip 11 are radially expanded to the well wall 2, because the hydrostatic pressure exerted by the cement 16 expands the formed basket. by the inner elastic band 13 and displaces the inner bushing 12. The upper elastic gasket 14 completely obtains the annular space between the inner bushing 12 and the casing coupling 5. This results in the complete interruption of the hydraulic action of the annular column. under the device.

Na figura 4 observa-se um corte longitudinal da formação 1, onde se inclui o corte de um poço 2 com um fundo frágil 17 de baixo gradiente de fratura. Por cima da sapata guia 20, observa-se no primeiro elemento tubular do acoplamento de revestimento 5, um primeiro centralizador 19 encarregado de centralizar a tubulação 5, e em consequência um dos dispositivos da invenção A, instalado no primeiro caso, com a finalidade de preservar a capa 17 da ação da carga hidráulica da coluna contida no espaço anular 4. Para cima, sobre a capa esgotada 15, estão instalados outros dois dispositivos da invenção B entre os centralizadores 19 e 19" estando este sustentado pela unidade tubular da coluna 5 que continua para baixo do dispositivo de cimentação em etapas 20. Portanto, o dispositivo B sustenta a coluna hidráulica induzida pela cimentação desde o dispositivo (20) para cima. O conjunto dos centralizadores 19", 19"" e dispositivo da invenção C, instalado na unidade tubular correspondente, impede a ação hidráulica da coluna sobre a capa de alta permeabilidade 18.Figure 4 shows a longitudinal section of formation 1, including the section of a well 2 with a fragile bottom 17 of low fracture gradient. Above the guide shoe 20 is seen in the first tubular element of the liner coupling 5 a first centralizer 19 for centralizing the tubing 5, and consequently one of the devices of the invention A, installed in the first case, for the purpose of preserving the cover 17 from the hydraulic loading action of the column contained in the annular space 4. Upwardly over the exhausted cover 15, two other devices of the invention B are installed between the centralizers 19 and 19 "being supported by the column 5 tubular unit which continues downward of the cementing device in steps 20. Therefore, device B holds the cementing-induced hydraulic column from device 20 upwards. The centralizer assembly 19 ", 19" "and device of the invention C installed in the corresponding tubular unit, prevents the hydraulic action of the column on the high permeability cap 18.

Claims

1. One-way elastic annular hydrostatic pressure retention device for use in casing columns (5 ') for oil wells (2) or similar, said device comprising: a casing coupling (5) joined by upper threaded joints ( 7) and lower (6) said casing column (5 '); upper (9) and lower (8) support bushings, situated between said upper (7) and lower (6) threaded couplings, respectively, and around said casing coupling (5), and characterized in that it further comprises : a set of elastic tapes (10) linking said upper (9) and lower (8) support bushings together, an elastic outer strap (11) associated with said set of elastic tapes (10); an inner bushing (12) surrounding said casing coupling (5) situated between said upper (9) and lower (8) bushes, associated at its upper end to the lower end of said upper bushing (9), a strip elastic inner (13) associated with the lower end of said inner bushing (12), and an elastic upper joint (14) associated with the upper edge of the upper bushing (9).

Device according to claim 1, characterized in that said set of elastic bands (10) is formed by curved steel bands extending from said upper (9) and lower (8) support bushings, extending radially to the well walls (2), adopting the form of two cone trunks joined by their larger bases.

Device according to claim 1, characterized in that said elastic inner strip (13) is of inverted frusto-conical shape.

Device according to claim 1, characterized in that said elastic outer band (11) is vulcanized to said band (10) in the region of maximum radial expansion thereof.

Device according to claim 1, characterized in that said elastic inner strip (13) is associated by vulcanization to the lower end of said inner bushing (12).

Device according to claim 1, characterized in that both the outer strip (11) and the inner strip (13) are provided with a non-metallic inner reinforcement to increase their carrying capacity without loss of elasticity.

Device according to claim 1, characterized in that the insertion of the lower (8), upper (9) and inner (12) bushings and said elastic upper joint (14) in said casing coupling (5 ” ) is by fitting.

Device according to claim 1, characterized in that said upper (9) and lower (8) bushings necessarily have a much smaller diameter than the well (2).

Device according to claim 1, characterized in that said inner bushing (12) extends to the lower end of the elastic outer strap (11).

Device according to claim 1, characterized in that said inner bushing (12) is associated by its upper end to the lower end of said upper bushing (9) by spot welding.

Device according to claim 1, characterized in that the tapes (10) are joined to the upper (9) and lower (8) support bushings by spot welding.

Device according to claim 1, characterized in that said elastic upper joint (14) obtains the free space between the inner bushing (12), the upper bushing (9) and the casing coupling (5).