BR0200866B1 - system for filtering in a wellbore environment, method for restricting the flow of particulate matter within a pipe used to carry fluid through it, and system for restricting the flow of particulate matter from entering a pipe used for transporting fluid through her. - Google Patents

Description

SISTEMA PARA FILTRAR EM UM AMBIENTE DE FURO DE POÇO, METQDOPARA RESTRINGIR O FLUXO DE MATÉRIA PARTICULADA DENTRO DEUMA TUBULAÇÃO USADA PARA TRANSPORTAR FLUIDO ATRAVÉS DAMESMA, E SISTEMA PARA RESTRINGIR O FLUXO DE MATERIALPARTICULADO DE ENTRAR DENTRO DE UMA TUBULAÇÃO USADA PARATRANSPORTAR FLUIDO ATRAVÉS DELASYSTEM FOR FILTERING IN A WELL HOLE ENVIRONMENT, METQDOPAR TO RESTRICT PRIVATE MATERIAL FLOW WITHIN A PIPE USED TO TRANSPORT FLUID THROUGH THE SAME, AND SYSTEM FOR RESTRICTING MATERIAL FLOW WITH INTERRUPTED MATERIAL TUBULATION

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

A presente invenção se refere a equipamentos quepodem ser usados na perfuração e acabamento de furos depoços em uma formação subterrânea e na produção de fluidosprovenientes de tais poços.The present invention relates to equipment which can be used for drilling and finishing wells in an underground formation and for producing fluids from such wells.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Fluidos tais como petróleo, gás natural e água sãoobtidos a partir de uma formação geológica subterrânea (um"reservatório") através da perfuração de um poço quepenetra na formação que abriga o fluido. Uma vez o poçotenha sido perfurado até uma certa profundidade, a parededo furo de poço necessita ser sustentada para evitarcolapso. Os métodos convencionais de perfuração de poçosenvolvem a instalação de uma seqüência de armações ecimentação entre a armação e o furo de poço paraproporcionar suporte para a estrutura do furo de poço. Apóscimentar uma seqüência de armações no local, a perfuraçãopara maiores profundidades pode ser iniciada. Após cadaparte da seqüência de armações ser instalada, a próximabroca de perfuração precisa passar através do diâmetrointerno da armação. Desse modo, cada alteração na armaçãorequer uma redução no diâmetro do furo de poço. Essarepetida redução no diâmetro do furo de poço cria umanecessidade quanto a diâmetros iniciais de furos de poçosmuito grandes, de modo a permitir um razoável diâmetro detubo na profundidade onde o furo de poço penetra naformação de produção. A necessidade quanto a furos de poçomaiores, e de múltiplas seqüências de armações, resulta nouso de mais tempo, material e despesas, do que se um furode poço com furo uniforme pudesse ser perfurado desde asuperfície até a formação de produção.Fluids such as oil, natural gas and water are obtained from an underground geological formation (a "reservoir") by drilling a well that penetrates the formation that houses the fluid. Once the well has been drilled to a certain depth, the wellbore wall needs to be sustained to prevent collapse. Conventional well drilling methods involve the installation of a sequence of reinforcement frames and wells between the frame and the wellbore to provide support for the wellbore structure. After cementing a sequence of frames in place, drilling for deeper depths can be initiated. After each frame sequence is installed, the next drill bit must pass through the inside diameter of the frame. Thus, each change in the frame requires a reduction in the well bore diameter. This repeated reduction in wellbore diameter creates a need for very large wellbore initial bore diameters to allow a reasonable hole diameter at the depth where the wellbore penetrates the production formation. The need for larger boreholes and multiple frame sequences results in more time, material and expense than if a well bore hole could be drilled from the surface to production formation.

Diversos métodos têm sido desenvolvidos paraestabilizar ou completar furos de sondagem sem armações. APatente norte americana No. 5.348.095 para Worral e outros,revela um método envolvendo a expansão radial de umaseqüência de armações para uma configuração com um diâmetromaior. Forças muito grandes são necessárias para conferir adesejada deformação radial desejada nesse método. Em umesforço para diminuir as forças necessárias para expandir aseqüência de armações, métodos que envolvem a expansão deuma forração que tenha aberturas longitudinais cortadasdentro dela têm sido propostos (Patentes norte americanaNos. 5.366.012 e 5.667.011). Esses métodos envolvem adeformação radial da forração dotada de aberturas na formade uma configuração com um diâmetro aumentado mediante amovimentação de um mandril de expansão ao longo da forraçãodotada de aberturas. Esses métodos ainda requeremsignificativas quantidades de forças a serem aplicadas aolongo do comprimento total da forração dotada de aberturas.Several methods have been developed to stabilize or complete unframed drillholes. U.S. Patent No. 5,348,095 to Worral et al. Discloses a method involving radial expansion of a frame sequence to a larger diameter configuration. Very large forces are required to impart the desired radial deformation desired in this method. In an effort to decrease the forces required to expand frame frequency, methods involving the expansion of a liner having longitudinal openings cut within it have been proposed (U.S. Patent Nos. 5,366,012 and 5,667,011). These methods involve radial shaping of the apertured liner in the form of a configuration with an increased diameter by moving an expansion mandrel along the apertured liner. These methods still require significant amounts of forces to be applied over the full length of the open-ended liner.

Em algumas operações de perfuração, um outroproblema encontrado é o da perda dos fluidos de perfuraçãopara dentro das zonas subterrâneas. A perda dos fluidos deperfuração usualmente conduz a despesas aumentadas e poderesultar em um colapso do furo de poço e a um dispendiosotrabalho de "pescaria" para resgatar a seqüência de brocasde perfuração ou de outras ferramentas que estavam no poço.Diversos aditivos, por ex. , cascas de sementes de algodãoou fibras sintéticas, são comumente usados inseridos nosfluidos de perfuração para ajudar a isolar as zonas deperdas por circulação.In some drilling operations, another problem encountered is the loss of drilling fluids into the underground zones. Loss of drilling fluids usually leads to increased expenses and may result in wellbore collapse and "fishery" work expense to rescue the sequence of drill bits or other tools that were in the well. , cottonseed hulls or synthetic fibers, are commonly used inserted into drilling fluids to help isolate circulation-loss zones.

Uma vez o poço seja posto em produção, um influxode areia proveniente da formação produtora pode levar a umpreenchimento indesejado do interior do furo de poço e podedanificar válvulas e outros equipamentos relacionados com aprodução. Muitos métodos têm sido tentados para o controleda areia. Por exemplo, alguns poços utilizam elementos-peneira de areia para impedir ou restringir o influxo daareia ou de outra matéria particulada proveniente daformação, para dentro da tubulação de produção. 0 anular,formado entre o elemento-tela de areia e a parede do furodo poço, é empacotado com um material de cascalho, em umprocesso chamado empacotamento de cascalho.Once the well is put into production, an influx of sand from the production formation can lead to unwanted filling of the well bore and can damage valves and other production related equipment. Many methods have been tried for sand control. For example, some wells use sand sieve elements to prevent or restrict the inflow of sand or other deformed particulate matter into the production pipe. The annular, formed between the sand screen element and the wellbore wall, is packed with a gravel material, in a process called gravel packing.

A presente invenção é dirigida para superar, oupelo menos reduzir os efeitos de um ou mais problemasapresentados acima, e pode ser útil também' em outras aplicações.The present invention is directed to overcoming, or at least reducing, the effects of one or more of the problems presented above, and may be useful in other applications as well.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Em um aspecto da presente invenção, uma técnica éproporcionada para controlar o influxo de areia ou deoutros particulados para dentro de um furo de poço,provenientes de uma formação geológica. As técnicasIn one aspect of the present invention, a technique is provided for controlling the inflow of sand or other particulates into a wellbore from a geological formation. The techniques

utilizam um elemento expansivel que pode ser desdobrado naposição desejada em um furo de poço e em seguida expandidopara fora. Quando expandido, o dispositivo é mais bemcapacitado para facilitar o fluxo filtrando ao mesmo tempoo material particulado.use an expandable element that can be deployed to the desired position in a wellbore and then expanded out. When expanded, the device is better able to facilitate flow while simultaneously filtering the particulate material.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A invenção será em seguida descrita com referênciaaos desenhos anexos, nos quais as referências numeraisidênticas denotam elementos idênticos, e:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which numeralidentical references denote identical elements, and:

As Figuras IA e IB são ilustrações das forçasimpostas para produzir uma estrutura biestável;Figures IA and IB are illustrations of forces imposed to produce a bistable structure;

As Figuras 2A e 2B mostram as curvas de força-deflexão de duas estruturas biestáveis;Figures 2A and 2B show the force-deflection curves of two bistable structures;

As Figuras 3A - 3F ilustram estados expandidos ecolapsados de três células biestáveis com várias relaçõesde espessura;Figures 3A - 3F illustrate expanded and collapsed states of three bistable cells with various thickness ratios;

As Figuras 4A e 4B ilustra um tubular expansivelbiestável, em seu estado expandido, e colapsado;Figures 4A and 4B illustrate a expandable and collapsible expandable tubular;

As Figuras 4C e 4D ilustra um tubular expansivelbiestável em estados colapsado e expandido, dentro de umfuro de poço;Figures 4C and 4D illustrate a collapsible and expanded state expandable tubular within a wellbore;

AS Figuras 5A e 5B ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo empacotador expansivel;Figures 5A and 5B illustrate an expandable wrapper type unfolding device;

As Figuras 6A e 6B ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo empacotador mecânico;Figures 6A and 6B illustrate a mechanical wrapper type unfolding device;

As Figuras 7A - 7D ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo matriz expansivel;Figures 7A - 7D illustrate an expandable matrix type unfolding device;

As Figuras 8A ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo pistão;Figures 8A illustrate a piston-type unfolding device;

As Figuras 9A e 9B ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo batoque;Figures 9A and 9B illustrate a bung type unfolding device;

As Figuras IOA e IOB ilustram um dispositivo dedesdobramento do tipo esfera;Figures 10A and 10B illustrate a sphere-type unfolding device;

A Figura 11 é um esquema de um furo de poçoutilizando um tubular expansivel biestável;Figure 11 is a schematic of a borehole using a bistable expandable tubular;

A Figura 12 ilustra um dispositivo dedesdobramento de roletes radiais acionados por motor;Figure 12 illustrates a motor driven radial roll-breaker device;

A Figura 13 ilustra um dispositivo dedesdobramento de roletes radiais acionados hidraulicamente;Figure 13 illustrates a hydraulically driven radial roll-deploying device;

A Figura 14 é uma vista em seção transversal deuma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção;Figure 14 is a cross-sectional view of a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 15 é uma vista em seção transversal de" uma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção;Figure 15 is a cross-sectional view of "a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 16 é uma vista em seção transversal deuma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção;Figure 16 is a cross-sectional view of a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 17 é uma vista em perspectiva de umamodalidade do elemento-tela de areia da presente invenção;Figure 17 is a perspective view of a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 18 é uma vista em seção transversal deuma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção λ-Figure 18 is a cross-sectional view of a sand screen element embodiment of the present invention.

Α Figura 19 é uma vista em seção transversal deuma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção;Figure 19 is a cross-sectional view of a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 20 é uma vista em seção transversal deuma modalidade do elemento-tela de areia da presenteinvenção;Figure 20 is a cross-sectional view of a sand screen element embodiment of the present invention;

A Figura 21 é uma vista lateral em elevação de umelemento-tela de acordo com uma modalidade da presenteinvenção;Figure 21 is a side elevational view of a screen element according to one embodiment of the present invention;

A Figura 22 é uma vista parcial em perspectiva deum elemento-tela de acordo com uma modalidade da presenteinvenção;Figure 22 is a partial perspective view of a screen element according to one embodiment of the present invention;

A Figura 23 é uma vista esquemática em seçãotransversal de uma modalidade da presente invenção;A Figura 24 é uma vista esquemática em seçãotransversal de uma modalidade da presente invenção;Figure 23 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention Figure 24 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention;

A Figura 25 é uma vista esquemática de umamodalidade das telas filtrantes da presente invenção;Figure 25 is a schematic view of one embodiment of the filter screens of the present invention;

A Figura 26 é uma vista esquemática de umamodalidade das telas filtrantes que podem ser utilizadascom o dispositivo ilustrado na Figura 25;Figure 26 is a schematic view of one embodiment of the filter screens that may be used with the device illustrated in Figure 25;

A Figura 27 é uma vista em corte transversal deuma camada filtrante exemplar;Figure 27 is a cross-sectional view of an exemplary filter layer;

A Figura 28 é uma vista parcial da seçãotransversal de uma outra camada filtrante exemplar;Figure 28 is a partial cross-sectional view of another exemplary filter layer;

As Figuras 29A-B são vistas de seções transversaisque ilustram uma técnica exemplar para a formação doelemento-tela;Figures 29A-B are cross-sectional views illustrating an exemplary technique for forming the screen element;

transversal de um mecanismo de travamento do elemento-telacomo parte de uma modalidade da presente invenção;cross section of a locking mechanism of the telacel element as part of an embodiment of the present invention;

A Figura 31 é uma vista parcial da seçãotransversal de um mecanismo alternativo de travamento do elemento-tela;Figure 31 is a partial cross-sectional view of an alternative screen element locking mechanism;

A Figura 32 é uma vista parcial da seçãotransversal de um outro mecanismo alternativo de travamentodo elemento-tela;Figure 32 is a partial cross-sectional view of another alternative screen element locking mechanism;

A Figura 33 é uma vista parcial da seção transversal de um elemento-tela utilizando um mecanismo detravamento;Figure 33 is a partial cross-sectional view of a screen element using a locking mechanism;

A Figura 30 é uma vista parcial da seçãoA Figura 34 é uma vista em seção transversal,explodida, de um elemento-tela alternativo de acordo comuma outra modalidade da presente invenção;Figure 30 is a partial section view. Figure 34 is an exploded cross-sectional view of an alternate screen element according to another embodiment of the present invention;

A Figura 35 é uma vista frontal de uma parte domaterial filtrante exemplar para uso com a modalidadeilustrada na Figura 34;Figure 35 is a front view of an exemplary filter material portion for use with the embodiment illustrated in Figure 34;

A Figura 36 é uma vista frontal de uma telafiltrante exemplar para uso com os elementos-peneira, taiscomo o elemento-tela ilustrado na Figura 34.Figure 36 is a front view of an exemplary screen filter for use with the screen elements, such as the screen element shown in Figure 34.

Embora a invenção seja suscetível de diversasmodificações e formas alternativas, as suas modalidadesespecíficas são mostradas a título de exemplo nos desenhose são aqui descritas em detalhes. Deve ser entendido,entretanto, que a presente descrição das modalidadesespecíficas não é pretendida a limitar a invenção às formasparticulares reveladas, mas ao contrário, a invenção é paracobrir todas as modificações, equivalentes, e alternativasque se insiram no espírito e escopo da invenção comodefinido pelas reivindicações anexas.Although the invention is susceptible of various modifications and alternative forms, its specific embodiments are shown by way of example in the drawings and are described in detail herein. It should be understood, however, that the present description of the specific embodiments is not intended to limit the invention to disclosed particular forms, but rather the invention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives which fall within the spirit and scope of the invention as defined by the claims. attached.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARESDETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLE

Dispositivos biestáveis usados na presenteinvenção podem tirar vantagem de um princípio ilustrado nasFiguras 1A e 2B. A Figura 1A mostra uma haste fixada emcada ponta a suportes rígidos 12. Se a haste 10 é submetidaa uma força axial ela começa a se deformar como mostrado naFigura IB. À medida que a força axial é aumentada a haste10 encontra finalmente seu limite de empenamento de Euler ese deflexiona para uma das duas posições estáveis mostradascomo 14 e 15. Se a haste empenada é agora travada naposição empenada, uma força em ângulos retos em relação aoeixo longitudinal pode induzir a haste a se mover para umaou outra das posições estáveis, mas não para outra posição.Quando a haste é submetida a uma força lateral, ela precisase mover através de um ângulo β antes de se deflexionar atésua nova posição estável.Os sistemas biestáveis são caracterizados por umacurva da força de deflexão, tal como aquelas mostradas nasFiguras 2A e 2B. A força 16, aplicada externamente, induz ahaste 10 da Fig. IB a se mover na direção X e atingir ummáximo 18 no inicio de se alterar desde uma configuraçãoestável para a outra. A deflexão adicional requer menosforça devido ao fato de que o sistema agora possui uma taxade elasticidade negativa e quando a força se torna zero, adeflexão até a segunda posição estável é espontânea.A curva da força de deflexão para esse exemplo ésimétrica e está ilustrada na Figura 2A. Mediante aintrodução ou de uma pré-curvatura à haste ou de uma seçãotransversal assimétrica, a curva da força de deflexão podeser tornada assimétrica como mostrado na Figura 2B. Nessesistema, a força 19, requerida para induzir a haste aassumir uma posição estável, é maior que a força 20,requerida para induzir a deflexão reversa. A força 20precisa ser maior que zero para o sistema possuircaracterísticas biestáveis.Bistable devices used in the present invention may take advantage of a principle illustrated in Figures 1A and 2B. Figure 1A shows a rod attached to each end to rigid supports 12. If rod 10 is subjected to axial force it begins to deform as shown in Figure IB. As axial force is increased rod 10 finally meets its Euler bending limit and deflects to one of the two stable positions shown as 14 and 15. If the bent rod is now locked in the bent position, a force at right angles to the longitudinal axis can induce the rod to move to one or another of the stable positions, but not to another position. When the rod is subjected to lateral force, it must move through an angle β before deflecting to its new stable position. are characterized by a bending force curve, such as those shown in Figures 2A and 2B. The externally applied force 16 induces the rod 10 of Fig. IB to move in the X direction and reach a maximum of 18 at the beginning of changing from one stable configuration to another. Additional deflection requires less force due to the fact that the system now has a negative elasticity rate and when the force becomes zero, deflection to the second stable position is spontaneous. The deflection force curve for this example is symmetric and is illustrated in Figure 2A. By introducing either a pre-curvature to the rod or an asymmetrical cross section, the deflection force curve can be made asymmetric as shown in Figure 2B. In this system, the force 19 required to induce the rod to assume a stable position is greater than the force 20 required to induce reverse deflection. The force must be greater than zero for the system to have bistable characteristics.

Estruturas biestáveis, algumas vezes referidascomo dispositivos com ação de cotovelo, têm sido usados naindústria para tais dispositivos como discos flexíveis,fixadores excêntricos, dispositivos de oprimir e sistemasde liberação rápida para cabos de tensão (tais como emcordas de amarras de veleiros).Bistable structures, sometimes referred to as elbow-acting devices, have been used in the industry for such devices as flex discs, eccentric fasteners, crimping devices, and quick release systems for tension cables (such as sailboat mooring ropes).

Ao invés de usar os suportes rígidos comomostrados nas Figuras IA e 1B, uma célula pode serconstruída onde a contenção é proporcionada pelaslongarinas encurvadas conectadas em cada ponta comomostrado nas Figuras 3A - 3F. Se ambas as longarinas 21 e22 possuem a mesma espessura como mostrado nas Figuras 3A e3B, a curva da força de deflexão é linear e a célula seprolonga quando comprimida a partir de sua posição aberta3B até sua posição fechada 3A. Se as longarinas da célulapossuem espessuras diferentes, como mostrado nas Figuras 3C- 3F, a célula possui as características da força dedeflexão mostradas na Figura 2B, e não se altera emcomprimento quando ela se move entre suas duas posiçõesestáveis. Um tubular biestável expansível pode ser dessemodo projetado de modo que à medida que sua dimensão radialse expande, o comprimento axial permanece constante. Em umexemplo, se a relação de espessura é acima deaproximadamente 2:1, a longarina mais pesada resiste àsalterações longitudinais. Através da mudança da relaçãogrossa-delgada das dimensões das longarinas, as forças deabertura e de fechamento podem ser alteradas. Por exemplo,as Figuras 3C e 3D ilustram uma relação de espessura deaproximadamente 3:1, e as Figuras 3E e 3F ilustram umarelação de espessura de aproximadamente 6:1.Instead of using the rigid supports shown in Figures 1A and 1B, a cell can be constructed where containment is provided by the curved longlines connected to each end shown in Figures 3A - 3F. If both stringers 21 and 22 are the same thickness as shown in Figures 3A and 3B, the deflection force curve is linear and the cell extends when compressed from its open position 3B to its closed position 3A. If the cell stringers have different thicknesses, as shown in Figures 3C-3F, the cell has the bending force characteristics shown in Figure 2B, and does not change in length when it moves between its two stable positions. An expandable bistable tubular can be designed so that as its radial dimension expands, the axial length remains constant. In one example, if the thickness ratio is above approximately 2: 1, the heavier stringer resists longitudinal changes. By changing the thick-to-thin ratio of the beam dimensions, the opening and closing forces can be changed. For example, Figures 3C and 3D illustrate a thickness ratio of approximately 3: 1, and Figures 3E and 3F illustrate a thickness ratio of approximately 6: 1.

Um tubular biestável de furo, tal como umaarmação, um tubo, uma emenda, ou uma tubulação, expansivel,pode ser construído com uma série de células biestáveiscircunferenciais 23, conectadas, como mostrado nas Figuras4A e 4B, onde cada longarina fina 21 está conectada a umalongarina grossa 22. A flexibilidade longitudinal de um taltubular pode ser modificada mediante a alteração docomprimento das células e mediante a conexão de cadafileira de células com uma articulação complacente. Alémdisso, as características da força de deflexão e aflexibilidade longitudinal podem ser também alteradasatravés do projeto da forma da célula. A Figura 4A ilustraum tubular biestável expansivel 24 em sua configuraçãoexpandida, enquanto que a Figura 4B ilustra o tubularbiestável expansivel 24 em sua configuração contraída oucolapsada. Dentro desse pedido, o termo "colapsado" é usadopara identificar a configuração do elemento ou dispositivobiestável no estado estável, com o menor diâmetro, ele nãoé significado implicar que o elemento ou dispositivo estejadanificado de nenhum modo. No estado colapsado, o tubularbiestável 24 é facilmente introduzido dentro de um furo depoço 29, como ilustrado na Figura 4C. Com o posicionamentodo tubular biestável 24 em uma posição desejada no furo dopoço, ele é expandido, como ilustrado na Figura 4D.A bistable bore tubular, such as an expandable frame, tube, splice, or tubing, may be constructed of a series of connected circumferential bistable cells 23, as shown in Figures 4A and 4B, where each thin stringer 21 is connected to one another. a thicklongarine 22. The longitudinal flexibility of a taltubular can be modified by altering the length of the cells and by attaching each row of cells to a compliant joint. In addition, the characteristics of deflection force and longitudinal flexibility can also be altered through the design of the cell shape. Figure 4A illustrates expandable bistable tubular 24 in its expanded configuration, while Figure 4B illustrates expandable bistable tubular 24 in its contracted or collapsed configuration. Within this application, the term "collapsed" is used to identify the configuration of the stable state element or device with the smallest diameter, it is not meant to imply that the element or device is damaged in any way. In the collapsed state, the flexible tubular 24 is easily inserted into a deposition hole 29, as illustrated in Figure 4C. With the bistable tubular positioning 24 in a desired position in the borehole, it is expanded as shown in Figure 4D.

A geometria das células biestáveis é tal que aseção transversal tubular pode ser expandida na direçãoradial para aumentar o diâmetro total do tubular. À medidaque o tubular se expande radialmente, as células biestáveisse deformam elasticamente até que uma geometria especificaseja atingida. Nesse ponto, as células biestáveis se movem,por ex., estalam, até uma geometria final expandida. Comalguns materiais e/ou projetos de células biestáveis,energia suficiente pode ser liberada na deformação elásticada célula (à medida que cada célula biestável estala aoultrapassar a geometria especifica), que as células que seexpandem são capazes de iniciar a expansão das célulasbiestáveis adjacentes que ultrapassam a critica geometriada célula biestável. Dependendo das curvas de deflexão, umaparte ou mesmo o comprimento total do tubular biestávelexpansivel pode ser expandido a partir de um ponto único.The geometry of the bistable cells is such that the tubular transverse section can be expanded radially to increase the overall diameter of the tubular. As the tubular expands radially, the bistable cells deform elastically until a specific geometry is reached. At this point, the bistable cells move, eg, snap, to an expanded final geometry. With some materials and / or bistable cell designs, sufficient energy may be released into the elastic cell deformation (as each bistable cell clicks past the specific geometry), that the expanding cells are capable of initiating the expansion of the adjacent bible cells that exceed the critique geometry of the bistable cell. Depending on the deflection curves, a part or even the total length of the expandable bistable tubular may be expanded from a single point.

Do mesmo modo, se as forças compressivas radiaissão exercidas sobre um tubular biestável expansivel, ele secontrai radialmente e as células biestáveis se deformamelasticamente até que uma geometria critica seja atingida.Nesse ponto as células biestáveis estalam até uma estruturafinal colapsada. Desse modo, a expansão do tubularbiestável é reversível e repetivel. Portanto, o tubularbiestável pode ser uma ferramenta que é seletivamentealterada entre o estado expandido como mostrado na Figura4A e o estado colapsado, como mostrado na Figura 4B.Similarly, if the radiative compressive forces exerted on an expandable bistable tubular, it radially decontracts and bistable cells deformally until critical geometry is reached. At this point the bistable cells crack to a collapsed end structure. Thus, the expansion of the tubular bible is reversible and repeatable. Therefore, the bistable tubular may be a tool that is selectively altered between the expanded state as shown in Figure 4A and the collapsed state as shown in Figure 4B.

No estado colapsado, como na Figura 4B, o tubularbiestável expansivel é facilmente inserido dentro do furodo poço e colocado na posição. Um dispositivo dedesdobramento é em seguida usado para alterar aconfiguração desde o estado colapsado até o estadoexpandido.In the collapsed state, as in Figure 4B, the expandable tubular bend is easily inserted into the well bore and placed in position. An unfolding device is then used to change the configuration from the collapsed state to the expanded state.

No estado expandido, como na Figura 4A, o controledo projeto das propriedades do material elástico de cadacélula biestável pode ser tal que uma força radial constante pode ser aplicada por meio da parede do tubularpara a contenção da superfície do furo do poço. Aspropriedades do material e a forma geométrica das célulasbiestáveis podem ser projetadas para produzirem certosresultados desejados.In the expanded state, as in Figure 4A, the design control of the properties of the bistable bead elastic material can be such that a constant radial force can be applied through the tubular wall to contain the well bore surface. The properties of the material and the geometric shape of the bible cells can be designed to produce certain desired results.

Um exemplo de esboço para certos resultadosdesejados é uma seqüência tubular biestável expansivel commais que um diâmetro ao longo do comprimento da seqüência.Isso pode ser útil em furos de poços com variação dediâmetros, se assim projetados, ou como um resultado deocorrências inesperadas, tal como a formação deAn example of a sketch for certain desired results is an expandable tubular sequence with more than one diameter along the length of the sequence. This can be useful in wells of varying diameter wells, if so designed, or as a result of unexpected occurrences such as formation of

desmoronamentos ou de cavas dentro do furo do poço. Istotambém pode ser proveitoso quando é desejado ter uma partedo dispositivo biestável expansível localizada dentro deuma seção estruturada da parede, enquanto que a outra parteé posicionada em uma seção não estruturada do poço. AFigura 11 ilustra um exemplo de tal condição. Um furo depoço 40 é perfurado desde a superfície 42, e compreende umaseção estruturada 4 4 e uma seção do furo a descoberto 46.Um dispositivo biestável expansível 48 que possui segmentos50, 52 com vários diâmetros, é colocado no poço. O segmento de maior diâmetro 50 é usado para estabilizar a seção dofuro a descoberto 4 6 do poço, enquanto que o segmento quepossui um diâmetro reduzido 52 é posicionado dentro daseção estruturada 44 do poço.landslides or ditches within the wellbore. This can also be helpful when it is desired to have a expandable bistable device located within a structured section of the wall, while the other part is positioned in an unstructured section of the well. Figure 11 illustrates an example of such a condition. A well bore 40 is drilled from the surface 42, and comprises a structured section 44 and a section of the short hole 46. An expandable bistable device 48 having segments 50, 52 of various diameters is placed in the well. The larger diameter segment 50 is used to stabilize the bare hole section 46 of the well, while the segment having a small diameter 52 is positioned within the structured section 44 of the well.

Colares biestáveis ou conectores 24A (ver Figura 4C)podem ser projetados para permitir que as seções do tubularbiestável expansível sejam unidas juntamente na forma de umaseqüência de comprimentos úteis usando o mesmo princípio comoilustrado na Figura 4A e 4B. Esse conector biestável 24A tambémincorpora um projeto de célula biestável que permite a ele se expandir radialmente, usando o mesmo mecanismo como para ocomponente tubular biestável expansível. Conectores biestáveisexemplares possuem um diâmetro ligeiramente maior que o dasseções tubulares expansíveis às quais estão unidos. O conectorbiestável é então posicionado sobre as pontas das duas seções e mecanicamente fixado nas seções tubulares expansíveis.Bistable necklaces or connectors 24A (see Figure 4C) may be designed to allow the expandable tubular sections to be joined together as a sequence of working lengths using the same principle as illustrated in Figure 4A and 4B. This bistable connector 24A also incorporates a bistable cell design that allows it to expand radially using the same mechanism as for the expandable bistable tubular component. Example bistable connectors have a diameter slightly larger than the expandable tubular sections to which they are attached. The flexible connector is then positioned over the ends of the two sections and mechanically attached to the expandable tubular sections.

Prendedores mecânicos, tais como parafusos, rebites ou cintaspodem ser usados para conectar o conector nas seções tubulares.0 conector biestável é tipicamente projetado para ter uma taxade expansão que seja compatível com as seções tubularesexpansíveis, tal que ele continua a conectar as duas seçõesapós a expansão dos dois segmentos e do conector.Mechanical fasteners such as bolts, rivets or straps may be used to connect the connector to the tubular sections. The bistable connector is typically designed to have an expansion ratio that is compatible with the expandable tubular sections such that it continues to connect the two sections after expansion. both segments and the connector.

De modo alternativo, o conector biestável pode ter umdiâmetro menor que o das duas seções tubulares expansíveisunidas. Em seguida, o conector é inserido dentro dasextremidades dos tubulares e fixadas mecanicamente como discutidas acima. Uma outra modalidade poderia envolver aAlternatively, the bistable connector may have a smaller diameter than the two expandable tubular sections joined. Then, the connector is inserted into the tubular ends and mechanically fixed as discussed above. Another modality could involve the

usinagem das extremidades das seções tubulares, seja sobre assuas superfícies internas, seja as externas, para formar umrecesso anular no qual o conector é posicionado. Um conectorprojetado para se ajustar dentro do recesso é colocado no recesso. O conector poderia ser então mecanicamente fixado àsextremidades como descrito acima. Desse modo, o conector formauma conexão comparativamente do tipo nivelada ("flush-type")com as seções tubulares.machining the ends of the tubular sections, either on their internal or external surfaces, to form an annular recess into which the connector is positioned. A connector designed to fit within the recess is placed in the recess. The connector could then be mechanically attached to the ends as described above. Thus, the connector forms a comparatively flush-type connection to the tubular sections.

Um dispositivo transportador 31 transporta oscomprimentos tubulares biestáveis expansíveis e osconectores biestáveis para dentro do furo do poço e para aposição correta. (Ver Figuras 4C e 4D). O dispositivotransportador pode utilizar um ou mais mecanismos tais comoum cabeamento de fios elétricos, tubulação em espiral, tubulação em espiral com condutor de fios, tubos deperfuração, tubulação ou estruturações.A conveyor device 31 carries the expandable bistable tubular lengths and bistable connectors into the well bore and for proper affixing. (See Figures 4C and 4D). The conveyor device may utilize one or more mechanisms such as electrical wire cabling, coiled tubing, coiled conductor coiled tubing, perforation tubing, tubing or structures.

Um dispositivo de desdobramento 33 pode serincorporado dentro da montagem de fundo do poço paraexpandir o tubular e os conectores biestáveis expansiveis.An unfolding device 33 may be incorporated within the well bottom assembly to expand the tubular and expandable bistable connectors.

(Ver Figuras 4C e 4D). Os dispositivos de desdobramentopodem ser de diversos tipos tal como um elementoempacotador inflável, um elemento empacotador mecânico, umamatriz expansivel, um equipamento a pistão, um atuadormecânico, um solenóide elétrico, um equipamento tipobatoque, por ex., um dispositivo de configuração cônica,puxado ou empurrado ao longo da tubulação, um equipamentodo tipo esfera ou um expansor do tipo giratório comoposteriormente discutido abaixo.(See Figures 4C and 4D). The unfolding devices may be of various types such as an inflatable packaging element, a mechanical packaging element, an expandable die, a piston equipment, a mechanical actuator, an electric solenoid, a touch type equipment, eg a conical configuration device, pulled or pushed along the pipe, a ball type equipment or a swivel type expander as discussed below.

Um elemento empacotador inflável é mostrado nasFiguras 5A e 5B, sendo um dispositivo com um elemento tela,inflável, ou foles incorporados dentro do sistema tubularbiestável expansivel da montagem do fundo do poço. Nailustração da Figura 5A, o elemento empacotador 25 élocalizado dentro do comprimento total, ou de uma parte, do tubular inicial biestável em estado colapsado 24 e qualquerdos conectores expansiveis (não mostrado). Uma vez osistema tubular biestável expansivel esteja na corretaprofundidade de desdobramento, o elemento empacotadorinflável 25 é expandido radialmente mediante o bombeamento de fluido para dentro do dispositivo como mostrado naAn inflatable packaging element is shown in Figures 5A and 5B, being a device with an inflatable screen element or bellows incorporated within the expandable tubular expandable bottom mounting system. In the illustration of Figure 5A, the packing member 25 is located within the full length or part of the collapsible bistable starter tubular 24 and any of the expandable connectors (not shown). Once the expandable bistable tubular system is at the correct unfolding depth, the inflatable packaging element 25 is radially expanded by pumping fluid into the device as shown in

Figura 5B. O fluido de inflação pode ser bombeado desde asuperfície através da tubulação ou tubos de perfuração, umabomba mecânica, ou via uma bomba elétrica no fundo do poçoa qual é energizada através de um cabeamento de fioselétricos. À medida que o elemento empacotador inflável 25se expande, ele força o tubular biestável expansível 24para também se expandir radialmente. Em um certo diâmetrode expansão, o elemento empacotador inflável induz àscélulas biestáveis no tubular a encontrar uma geometriacrítica onde o efeito "estalo" biestável é· iniciado, e osistema tubular biestável expansível se expande até o seudiâmetro final. Finalmente, o elemento empacotador inflável25 é esvaziado e removido do tubular biestável expansível24 desdobrado.Figure 5B. Inflation fluid can be pumped from the surface through the pipe or drill pipe, a mechanical pump, or via an electric pump at the bottom of the well which is energized through a wiring harness. As the inflatable packaging element 25 expands, it forces the expandable bistable tubular 24 to expand radially as well. At a certain expansion diameter, the inflatable wrapping element induces the bistable cells in the tubular to find critical geometry where the bistable "popping" effect is initiated, and the expandable bistable tubular system expands to its final diameter. Finally, the inflatable packaging element 25 is emptied and removed from the unfoldable expandable tubular tube24.

Um elemento empacotador mecânico é mostrado nasFiguras 6A e 6B e é um dispositivo com um elemento plásticodeformável 26 que se expande radialmente quando comprimidona direção axial. A força para comprimir o elemento podeser fornecida através de um mecanismo de compressão 27, talcomo um mecanismo de parafuso, um excêntrico, ou pistãohidráulico. O elemento empacotador mecânico desdobra ostubulares e conectores biestáveis expansíveis do mesmo modocomo o elemento empacotador inflável. O elemento plásticodeformável 26 aplica uma força radial dirigida para forapara a circunferência interna dos tubulares e conectoresbiestáveis expansíveis, permitindo a eles por seu turno seexpandirem desde uma posição contraída (ver Figura 6A) atéum diâmetro final de desdobramento (ver Figura 6B).A mechanical wrapping element is shown in Figures 6A and 6B and is a device with a deformable plastic element 26 that expands radially when compressed in the axial direction. The force for compressing the element may be provided by a compression mechanism 27, such as a screw mechanism, an eccentric, or a hydraulic piston. The mechanical wrapping element unfolds the tubular and expandable bistable connectors of the same as the inflatable wrapping element. The deformable plastic member 26 applies a directed radial force to force the inner circumference of the expandable tubulars and connectors, allowing them in turn to expand from a contracted position (see Figure 6A) to a final unfolding diameter (see Figure 6B).

Uma matriz expansivel é mostrada na Figura 7A - 7De compreende uma série de dedos 28 que são arranjadosradialmente em torno de um mandril cônico 30. As Figuras 7A e 7C mostram as vistas laterais e de topo, respectivamente.Quando o mandril 30 é empurrado ou puxado através dos dedos28, eles se expandem radialmente direcionados para fora,com ilustrado nas Figuras 7B e 7D. Uma matriz expansivel éusada do mesmo modo como um elemento empacotador mecânico para desdobrar um tubular e conector expansiveis.An expandable die is shown in Figure 7A-7E and comprises a series of fingers 28 which are arranged radially around a tapered mandrel 30. Figures 7A and 7C show side and top views, respectively. When mandrel 30 is pushed or pulled through the fingers28 they expand radially outwardly as illustrated in Figures 7B and 7D. An expandable die is similarly used as a mechanical wrapping element to unfold an expandable tubular and connector.

Um equipamento do tipo pistão é mostrado nasFiguras 8A - 8D e compreende uma série de pistões 32direcionados radialmente no sentido para fora e usados comoum mecanismo para expandir os tubulares e conectoresbiestáveis expansiveis. Quando energizados, os pistões 32aplicam uma força direcionada radialmente para desdobrar amontagem tubular biestável expansivel pela ação do elementoempacotador inflável. As Figuras 8A e 8C ilustram ospistões retraídos, enquanto que as Figuras 8B e 8D mostramos pistões expandidos. 0 equipamento tipo pistão pode seratuado hidraulicamente, mecanicamente ou eletricamente.Piston type equipment is shown in Figures 8A - 8D and comprises a series of pistons 32 directed radially outwards and used as a mechanism for expanding the expandable tubular and connectors. When energized, pistons 32 apply radially directed force to deploy expandable bistable tubular assembly by the action of the inflatable packaging element. Figures 8A and 8C illustrate the retracted pistons, while Figures 8B and 8D show expanded pistons. Piston type equipment can be hydraulically, mechanically or electrically machined.

Um atuador do tipo batoque é ilustrado nas Figuras9A e 9B e compreende um batoque 34 que é empurrado oupuxado ao longo dos tubulares biestáveis expansiveis 24 ou conectores, como mostrado na Figura 9A. O batoque édimensionado para expandir as células expansiveis para alémdo ponto de seus pontos críticos onde elas irão estalar atéum diâmetro final expandido como mostrado na Figura 9B.A bung type actuator is illustrated in Figures 9A and 9B and comprises a bung 34 which is pushed or pulled along expandable bistable tubulars 24 or connectors as shown in Figure 9A. The bung is sized to expand the expandable cells beyond the point of their critical points where they will snap to an expanded end diameter as shown in Figure 9B.

Um atuador do tipo esfera é mostrado nas FigurasIOA e IOB e opera quando uma esfera superdimensionada 36 ébombeada ao longo da parte média dos tubulares biestáveisexpansíveis 24 e conectores. Para impedir as perdas defluido através das aberturas da célula, uma forraçãoexpansível à base de elastômero 38 é movimentada dentro dosistema tubular biestável expansível. A forração 38 atuacomo uma vedação e permite que a esfera 36 sejaA ball type actuator is shown in Figures IOB and IOB and operates when an oversized ball 36 is pumped along the middle of the expandable bistable tubulars 24 and connectors. To prevent leakage through the cell openings, an expandable elastomer-based liner 38 is moved within the expandable bistable tubular system. The liner 38 acts as a seal and allows the ball 36 to be

hidraulicamente bombeada ao longo do tubular biestávelexpansível 24 e conectores. O efeito de bombeamento daesfera 36 ao longo dos tubulares biestáveis expansíveis 24e conectores é o de expandir a geometria da célula paraalém do ponto biestável crítico, permitindo que ocorra aplena expansão, como mostrado na Figura IOB. Uma vez ostubulares e conectores biestáveis expansíveis estejamexpandidos, a luva de elastômero 38 e a esfera 36 sãoretirados.hydraulically pumped along the expandable bistable tubular 24 and connectors. The pumping effect of ball 36 along expandable bistable tubulars 24 and connectors is to expand cell geometry beyond the critical bistable point, allowing full expansion to occur, as shown in Figure IOB. Once the tubular and expandable bistable connectors are expanded, the elastomer sleeve 38 and ball 36 are removed.

Atuadores do tipo roletes radiais podem ser tambémusados para expandir as seções tubulares biestáveis. AFigura 12 ilustra uma ferramenta de rolete radialexpansível, acionada por motor. A ferramenta compreende umou mais conjuntos de braços 58 que são expandidos até umdiâmetro ajustado por meio de um mecanismo e pivô. No finalde cada conjunto de braços está um rolete 60.Centralizadores 62 podem ser anexados à ferramenta paraposicioná-la corretamente dentro do furo do poço e dotubular biestável 24. Um motor 64 proporciona a força paragirar toda a montagem, girando assim o(s) rolete(s)circunferencialmente dentro do furo do poço. O eixo do(s)rolete(s) é tal, de modo a permitir ao(s) rolete(s) girarlivremente quando posto em contato com a superfície internado tubular. Cada rolete pode ser configurado de formacônica em seção, para aumentar a área de contato da superfície do rolete contra a parede interna do tubular. Osroletes são inicialmente retraídos e a ferramenta émovimentada dentro do tubular biestável colapsado. Aferramenta é então girada pelo motor 64, e os roletes 60são movidos em direção para fora, para contatar a superfície interna do tubular biestável. Uma vez em contatocom o tubular, os roletes são pivotados em direção parafora a uma distância maior para aplicar uma força radialdirigida para fora contra o tubular biestável. O movimentodos roletes, dirigido para fora, pode ser realizado por meio de uma força centrífuga ou um apropriado mecanismoatuador, acoplado entre o motor 64 e os roletes 60.Radial roller type actuators can also be used to expand bistable tubular sections. Figure 12 illustrates a motor driven radiant-expandable roller tool. The tool comprises one or more arm assemblies 58 which are expanded to a diameter adjusted by means of a mechanism and pivot. At the end of each set of arms is a roller 60. Centralizers 62 can be attached to the tool to position it correctly within the borehole and bistable hub 24. A motor 64 provides the force to stop the entire assembly, thus rotating the roller (s). (s) circumferentially within the wellbore. The axis of the roller (s) is such as to allow the roller (s) to rotate freely when in contact with the tubular internally surface. Each roller can be configured conical in section to increase the contact surface of the roller surface against the inner wall of the tubular. The rollers are initially retracted and the tool is moved within the collapsible bistable tubular. The tool is then rotated by motor 64, and rollers 60 are moved outwardly to contact the inner surface of the bistable tubular. Once in contact with the tubular, the rollers are pivoted off at a greater distance to apply an outwardly directed radial force against the bistable tubular. Outwardly directed roller movement may be effected by means of a centrifugal force or an appropriate actuator mechanism coupled between motor 64 and roller 60.

A posição final do pivô é ajustada até um pontoonde o tubular biestável expansível possa ser expandido atéo diâmetro final. A ferramenta é então movida longitudinalmente ao longo do tubular biestável colapsado,enquanto o motor continua a girar os braços do pivô e osroletes. Os roletes seguem uma trajetória helicoidal nãoprofunda 66 dentro do tubular biestável, expandindo ascélulas biestáveis em sua trajetória. Uma vez o tubularbiestável esteja desdobrado, a rotação da ferramenta éinterrompida e o rolete retraído. A ferramenta é retiradado tubular biestável por meio de um dispositivotransportador 68 que pode ser também usado para inserir aferramenta.A Figura 13 ilustra um dispositivo dedesdobramento de rolete radial, acionado hidraulicamente. Aferramenta compreende um ou mais roletes 60 que são postosem contato com a superfície interna do tubular biestávelpor meio de um pistão hidráulico 70. A força radialdirigida pará fora, aplicada pelos roletes, pode seraumentada até um ponto onde o tubular biestável se expandaaté o seu diâmetro final. Centralizadores 62 podem seranexados à ferramenta para posicioná-la corretamente dentrodo furo do poço e do tubular biestável 24. Os roletes 60são inicialmente retraídos e a ferramenta é movimentadadentro do tubular biestável 24 colapsado. Os roletes 60 sãoem seguida desdobrados e empurrados contra a parede internado tubular biestável 24 para expandir a parte do tubularaté o seu diâmetro final. A ferramenta completa é emseguida empurrada ou puxada longitudinalmente ao longo dotubular biestável 24, expandindo o comprimento total dascélulas biestáveis 23. Uma vez o tubular biestável 24esteja desdobrado em seu estado expandido, os roletes 60são retraídos e a ferramenta é retirada do furo do poço,por meio do dispositivo transportador 68 usado para inseri-la. Pela alteração do eixo dos roletes 60, a ferramentapode ser girada via um motor à medida que ela se transportalongitudinalmente ao longo do tubular biestável 24.The final pivot position is adjusted to a point where the expandable bistable tubular can be expanded to the final diameter. The tool is then moved longitudinally along the collapsible bistable tubular while the motor continues to rotate the pivot arms and the rollers. The rollers follow a non-deep helical trajectory 66 within the bistable tubular, expanding bistable ascells in their path. Once the flexible tubular is deployed, the tool rotation is stopped and the roller retracted. The tool is withdrawable from a bistable tubular by means of a conveyor device 68 which can also be used to insert the tool. Figure 13 illustrates a hydraulically driven radial roller bending device. The tool comprises one or more rollers 60 which are brought into contact with the inner surface of the bistable tube by means of a hydraulic piston 70. The radially directed outward force applied by the rollers may be increased to a point where the bistable tube expands to its final diameter. . Centralizers 62 may be attached to the tool to position it correctly within the borehole and bistable tube 24. Rollers 60 are initially retracted and the tool is moved within the collapsible bistable tube 24. The rollers 60 are then unfolded and pushed against the bistable tubular inner wall 24 to expand the tubular portion to its final diameter. The complete tool is then pushed or pulled longitudinally along the bistable tube 24, expanding the total length of the bistable cells 23. Once the bistable tube 24 is deployed in its expanded state, the rollers 60 are retracted and the tool is withdrawn from the well bore by means of the conveyor device 68 used to insert it. By changing the axis of the rollers 60, the tool can be rotated via a motor as it moves longitudinally along the bistable tubular 24.

A energia para operar o dispositivo dedesdobramento pode ser retirada a partir de uma ou de umacombinação de fontes, tais como: energia elétrica fornecidaseja a partir da superfície ou acumulada em um arranjo debaterias juntamente com o dispositivo de desdobramento,energia hidráulica provida pela superfície ou por bombas nofundo do poço, turbinas ou um acumulador de fluido, eenergia mecânica fornecida através de um encadeamentoapropriado atuado pelo movimento aplicado na superfície ouacumulado no fundo do poço, tal como em um mecanismo demola.Power to operate the unfolding device may be drawn from one or a combination of sources such as: electrical energy supplied from the surface or accumulated in a debating arrangement together with the unfolding device, hydraulic energy provided by the surface or by wellbore pumps, turbines, or a fluid accumulator, and mechanical energy provided through an appropriate chain actuated by motion applied to the surface or accumulated at the bottom of the well, such as in a demolishing mechanism.

O sistema tubular biestável expansível é projetadode modo que o diâmetro interno do tubular desdobrado sejaexpandido para manter uma máxima área de seção transversalao longo do tubular expansível. Essa característicapossibilita serem construídos poços de mono-furo, efacilita a eliminação de problemas associados com ostradicionais sistemas de estruturação de furos de poçosonde o diâmetro externo da armação precisa ser descidomuitas vezes, restringindo o acesso, em furos de poços maislongos.The expandable bistable tubular system is designed so that the inner diameter of the unfolded tubular is expanded to maintain a maximum long cross-sectional area of the expandable tubular. This feature enables single-hole wells to be constructed, and facilitates the elimination of problems associated with traditional well-hole structuring systems where the outside diameter of the frame must often be lowered, restricting access in longer well holes.

0 sistema tubular biestável expansivel pode seraplicado em numerosas aplicações, tais como as forraçõesexpansiveis em furos a descoberto onde o tubular biestávelexpansivel 24 é usado para sustentar uma formação de furo adescoberto, mediante o exercício de uma força radialexterna contra a superfície do furo do poço. À medida que otubular biestável 24 é radialmente expandido, o tubular semove na direção a entrar em contato com a superfície queforma o furo do poço 29. Essas forças radiais ajudam aestabilizar as formações e permitem a perfuração de poçoscom menos seqüências de armações convencionais. A forraçãodo furo a descoberto pode também compreender um material,por ex., um envoltório, que reduz a taxa de perda de fluidos provenientes do furo do poço para dentro dasformações. 0 envoltório pode ser feito de uma variedade demateriais, incluindo materiais metálicos e/ou elastoméricosexpansiveis. Mediante a redução da perda de fluido paradentro das formações, o custo de fluido de perfuração podeser reduzido e o risco de perdas por circulação e/oucolapso do furo do poço pode ser minimizado.The expandable tubular system can be applied in a number of applications, such as openable expandable linings where the expandable tubular 24 is used to sustain a discovered hole formation by exerting a radiant force against the wellbore surface. As the bistable tube 24 is radially expanded, the tubular moves in contact with the surface forming the borehole 29. These radial forces help stabilize formations and allow well drilling with fewer conventional frame sequences. The bare hole lining may also comprise a material, e.g. a wrap, which reduces the rate of fluid loss from the well bore into the formations. The wrapper may be made of a variety of materials, including expandable metallic and / or elastomeric materials. By reducing fluid loss within the formations, the cost of drilling fluid can be reduced and the risk of loss through circulation and / or wellbore collapse can be minimized.

As forrações podem ser também usadas dentro dostubulares do furo de poço para os propósitos, tais como ode proteção contra a corrosão. Um exemplo de um ambiente corrosivo é o ambiente que resulta quando o dióxido decarbono é usado para estimular a recuperação de petróleoproveniente de uma formação produtora. 0 dióxido de carbono(CO2) reage facilmente com qualquer água (H2O) que estejapresente, para formar ácido carbônico (H2CO3). Outrosácidos também podem ser gerados, especialmente se compostosde enxofre estão presentes. Os tubulares usados parainjetar o dióxido de carbono, bem como aqueles usados nospoços de produção são submetidos a taxas de corrosãobastante elevadas. A presente invenção pode ser usada paraposicionar forrações protetoras, por ex., um tubularbiestável 24, dentro de um tubular já existente paraminimizar os efeitos corrosivos e para prolongar a vidaútil dos tubulares do furo do poço.Pads can also be used within the wellbore tubular for purposes such as corrosion protection. An example of a corrosive environment is the environment that results when carbon dioxide is used to stimulate oil recovery from a production formation. Carbon dioxide (CO2) reacts easily with any water (H2O) present to form carbonic acid (H2CO3). Other acids may also be generated, especially if sulfur compounds are present. Tubulars used to inject carbon dioxide as well as those used in production wells are subjected to very high corrosion rates. The present invention can be used to position protective linings, e.g. a flexible tubular 24, within an existing tubular to minimize corrosive effects and to extend the life of the wellbore tubulars.

Uma outra aplicação exemplar envolve o uso dotubular biestável 24 como uma forração perfuradaexpansivel. As células biestáveis abertas no tubularbiestável expansivel permitem um fluxo irrestritoproveniente da formação proporcionando ao mesmo tempo umaestrutura para estabilizar o furo do poço.Another exemplary application involves the bistable dotubular use 24 as an expandable perforated liner. Open bistable cells in the expandable tubular allow for unrestricted flow from the formation while providing a structure to stabilize the wellbore.

Ainda uma outra aplicação do tubular biestável 24é um elemento-tela expansivel de areia, onde as célulasbiestáveis são dimensionadas para atuarem como uma tela decontrole de areia. Também, um material filtrante pode estarcombinado com o tubular biestável como explanado abaixo.Por exemplo, um elemento-tela expansivel pode ser fixado aotubular biestável expansivel. 0 elemento-tela expansivelpode ser formado como um envoltório ao redor do tubularbiestável 24. Foi descoberto que a imposição de forças dotipo de aros de pressão, por sobre a parede de um furo depoço, irá por si só ajudar a estabilizar a formação ereduzir ou eliminar o influxo da areia proveniente daszonas de produção, mesmo se não for usado elemento-telaadicional.Yet another application of the bistable tubular 24 is an expandable sand screen element, where the bistable cells are sized to act as a sand control screen. Also, a filter material may be combined with the bistable tubular as explained below. For example, an expandable screen element may be attached to the expandable bistable tubular. The expandable screen element can be formed as a wrap around the telescopic tubular 24. It has been found that imposing pressure hoop forces on the wall of a deposit hole will in itself help stabilize the formation and reduce or eliminate it. the influx of sand from the production zones, even if no additional screen element is used.

Os tubulares biestáveis acima descritos podem serfeitos de uma variedade de modos tais como: cortando moldesapropriadamente configurados, ao longo da parede de umatubulação tubular, criando desse modo um dispositivobiestável expansivel em seu estado colapsado; cortandomoldes na forma de uma tubulação tubular, criando dessemodo um dispositivo biestável expansivel em seu estadoexpandido, e em seguida comprimindo o dispositivo na formade seu estado colapsado; cortando moldes apropriados aolongo de uma folha do material, enrolando o material naforma de uma configuração tubular e unindo as pontas paraformar um dispositivo biestável expansivel em seu estadocolapsado; ou cortando moldes na forma de uma folha domaterial, enrolando o material na forma de uma configuraçãotubular, unindo as pontas adjacentes para formar umdispositivo biestável expansivel em seu estado expandido eem seguida comprimindo o dispositivo até seu estadocolapsado.The bistable tubulars described above may be made in a variety of ways such as: cutting molds appropriately configured along the wall of a tubular tubing, thereby creating a collapsible device expandable in its collapsed state; cut random shapes in the form of a tubular tubing, thereby creating a expandable bistable device in its expanded state, and then compressing the device into its collapsed state; cutting appropriate molds along a sheet of material, rolling the material into a tubular configuration and joining the ends to form an expandable bistable device in its collapsed state; or by cutting molds in the form of a material sheet, rolling the material into a tubular configuration, joining the adjacent ends to form an expandable bistable device in its expanded state and then compressing the device to its collapsed state.

Os materiais de construção para os tubularesBuilding materials for tubulars

biestáveis expansiveis podem incluir aqueles tipicamenteusados na indústria de petróleo e de gás, tais como o açoinoxidável. Eles podem também ser feitos de ligas especiais(tais como monel, inconel, hastelloy ou ligas à base detungstênio) se a aplicação requerer.Expandable bistables may include those typically used in the oil and gas industry, such as stainless steel. They can also be made of special alloys (such as monel, inconel, hastelloy or detungsten-based alloys) if application requires.

As configurações mostradas para o tubularbiestável 24 são ilustrativas da operação de uma célulabiestável básica. Outras configurações podem ser adequadas,mas o conceito apresentado é também válido para essasoutras geometrias.The configurations shown for tubular bible 24 are illustrative of the operation of a basic bible cell. Other configurations may be appropriate, but the concept presented is also valid for these other geometries.

Nas Figuras 14 a 20, um elemento-tela paraparticulados 80, por ex., um elemento-tela para areia, éilustrado como formado por um tubular constituído porcélulas biestáveis. O elemento-tela 80 possui um tubular82, formado por células biestáveis 23 como anteriormentediscutido, que proporcionam a estrutura para sustentar ummaterial filtrante 84 bem como as necessárias aberturas deinfluxo através do tubular base que são uma parte daconstrução da célula biestável 23. O elemento-tela de areia80 possui pelo menos um filtro 84 (ou material filtrante)ao longo de pelo menos uma parte de seu comprimento. Ofiltro 84 pode ser formado de um material comumente usadopara elementos-tela de areia e pode ser projetado para asnecessidades específicas da aplicação em particular (porex., o tamanho de mesh, número de camadas, material usado,etc.). Além disso, as propriedades e o esboço do filtro 84permite a ele a pelo menos satisfazer a relação de expansãodo tubular 82. Dobras, camadas múltiplas de sobreposição,ou outras características de projeto do filtro 84 podem serusadas para facilitar a expansão. O elemento-tela de areia80 poderá ser expandido como aqui descrito e pode incluirqualquer forma de célula biestável. Em uma modalidade deuso, o elemento-tela de areia 80 é desdobrado em umaferramenta de movimentação interna que inclui umaferramenta de expansão, como descrito acima. 0 elemento-tela de areia 80 é posicionado na posição desejada (porex., adjacente à área a ser filtrada). 0 elemento-tela deareia 80 pode se expandir tal que ele se engaje ou entre emcontato com as paredes do conduto do poço (tal como o furodo poço) eliminando ou reduzindo essencialmente qualqueranular entre o elemento-tela de areia e o conduto do poço.Em um tal caso, a necessidade quanto a um empacotamento decascalho pode ser reduzido ou eliminado.In Figures 14 to 20, a particulate screen element 80, e.g. a sand screen element, is illustrated as formed by a tubular consisting of bistable cells. The screen element 80 has a tubular82 formed by bistable cells 23 as discussed above which provide the structure for supporting a filter material 84 as well as the necessary flow-through openings through the base tubular which are a part of the bistable cell construction 23. The screen element 80 has at least one filter 84 (or filter material) along at least part of its length. Filter 84 may be formed of a material commonly used for sand screen elements and may be designed for the specific needs of the particular application (e.g., mesh size, number of layers, material used, etc.). In addition, the properties and design of the filter 84 enables it to at least satisfy the tubular expansion ratio 82. Folds, multiple layers of overlap, or other design features of the filter 84 may be used to facilitate expansion. Sand screen element 80 may be expanded as described herein and may include any bistable cell form. In a stand-alone mode, the sand screen element 80 is deployed into an internal movement tool that includes an expansion tool as described above. The sand screen element 80 is positioned in the desired position (e.g. adjacent to the area to be filtered). Sand screen element 80 may expand such that it engages or contacts the well conduit walls (such as the well borehole) by eliminating or substantially reducing any annular between the sand screen element and the well conduit. In such a case, the need for shredding packaging can be reduced or eliminated.

As Figuras 14 e 15 ilustram modalidadesalternativas do elemento-tela de areia 80 da presenteinvenção. Na modalidade da Figura 14, o material filtrante84 possui uma pluralidade de dobras 85 para permitir aexpansão do tubular 82. 0 material filtrante 84 é conectadoao tubular 82 (como por soldagem ou outros métodos) emvários pontos em torno da circunferência do tubular. Namodalidade da Figura 15, o material filtrante 84 é providoem telas que se sobrepõem 85A que são cada uma fixada emuma borda de modo que uma tela do material 8 4 possui umaborda que se estende longitudinalmente em relação aotubular 82 e se sobrepõe a uma tela ou material filtrante84 adjacente. À medida que o tubular se expande, as telasfiltrantes 85A deslizam umas sobre as outras e ainda cobrem a totalidade da circunferência expandida do tubular 82. Namodalidade das Figuras 16 e 17, o material filtrante 84está na forma de uma tela única 85B fixada ao tubular 82 empelo menos uma posição longitudinal e envolvida em torno dotubular 82. A tela única 85A se sobrepõe a ela própria demodo que no estado totalmente expandido, a totalidade dacircunferência do tubular 82 é ainda coberta pelo materialfiltrante 84.Figures 14 and 15 illustrate alternative embodiments of the sand screen element 80 of the present invention. In the embodiment of Figure 14, filter material 84 has a plurality of bends 85 to allow expansion of tubular 82. Filter material 84 is connected to tubular 82 (as by welding or other methods) at various points around the circumference of the tubular. In the embodiment of Figure 15, the filter material 84 is provided with overlapping screens 85A which are each attached to an edge such that a screen of material 84 has a longitudinally extending edge relative to tubular 82 and overlaps with a screen or material. adjacent filter84. As the tubular expands, the filter screens 85A slide over each other and still cover the entire expanded circumference of the tubular 82. In the embodiment of Figures 16 and 17, the filter material 84 is in the form of a single screen 85B attached to the tubular 82. at least one longitudinal position and wrapped around the tubular 82. The single web 85A overlaps itself so that in the fully expanded state, the entire circumference of the tubular 82 is still covered by the filtering material 84.

Como ilustrado nas Figuras 18 a 20, modalidadesadicionais alternativas são similares àquelas das Figuras 14 até 16, respectivamente, mas incluem uma coberta 88. Acoberta 88 envolve o tubular 82 e o filtro 84 para protegero meio filtrante 84 durante o transporte e o desdobramento.As illustrated in Figures 18 to 20, alternative alternative embodiments are similar to those of Figures 14 to 16, respectively, but include a cover 88. Cover 88 surrounds tubular 82 and filter 84 to protect filter medium 84 during transport and unfolding.

Em uma modalidade alternativa (mostrada na Figura21), o elemento-tela de areia 80 possui pelo menos uma seção sustentando um filtro 84 e pelo menos uma outra seçãodo tubular sustentando um material de vedação 86. Namodalidade de exemplo, múltiplas seções filtranteslongitudinais são separadas por seções de vedação. Omaterial de vedação 86 pode compreender um elastômero ou outro material de vedação útil e possui uma relação deexpansão pelo menos tão grande como o tubular. Quandoexpandido, o material de vedação preferivelmente vedacontra as paredes de um conduto em um poço (por ex., asparedes do furo de poço, a extremidade de fundo de umaforração ou de uma armação posicionada no poço, etc.). 0provimento de múltiplas seções com o material filtrante 84,separado por seções que possuem um material de vedação 8 6por sobre elas, proporciona seções de tela isoladas.In an alternative embodiment (shown in Figure 21), the sand screen element 80 has at least one section holding a filter 84 and at least one other tubular section holding a sealing material 86. For example, multiple longitudinal filter sections are separated by sealing sections. The sealing material 86 may comprise an elastomer or other useful sealing material and has an expanding ratio at least as large as the tubular. When expanded, the sealing material preferably seals against the walls of a duct in a well (eg the well bore walls, the bottom end of a liner or frame positioned in the well, etc.). Multi-section provision with filter material 84, separated by sections having a sealing material 86 above them, provides insulated screen sections.

Na Figura 22, uma outra modalidade de elemento-tela de areia é ilustrada na qual pelo menos um meiofiltrante 94 é posicionado entre um par de tubosexpansiveis 90, 92. Os tubos 90, 92 são formados de célulasbiestáveis 23 e protegem o meio filtrante 94 de danos. Omeio filtrante 94 pode ser formado a partir de umavariedade de meios filtrantes. A modalidade ilustrada naFigura 22 usa uma tela relativamente fina de material, talcomo um material em folha, possuindo perfurações nele.In Figure 22, another embodiment of a sand screen element is illustrated in which at least one semi-filter 94 is positioned between a pair of expandable tubes 90, 92. Tubes 90, 92 are formed of bistable cells 23 and protect filter media 94 from damage. Filter media 94 may be formed from a variety of filter media. The embodiment illustrated in Figure 22 uses a relatively thin web of material, such as a sheet material, having perforations therein.

Como ilustrado nas Figuras 23 e 24, o meiofiltrante 94 pode ser composto de uma única tela 93 de meiofiltrante 94 (Figura 24) ou uma pluralidade de telas 95 dematerial de sobreposição (Figura 23). Como mostrado nasfiguras, o material pode se conectar a um dos tubos 90, 92no ponto de conexão 96 intermediário das bordas do meiofiltrante 94. De modo alternativo, o meio filtrante pode seconectar a um dos tubos 90, 92 em uma de suas extremidades.As illustrated in Figures 23 and 24, the meifiltrant 94 may be comprised of a single meifilter screen 93 (Figure 24) or a plurality of overlapping material screens 95 (Figure 23). As shown in the drawings, the material may be connected to one of the tubes 90, 92 at the intermediate connection point 96 of the edges of the meifiltrant 94. Alternatively, the filter medium may disconnect to one of the tubes 90, 92 at one end.

Entretanto, a conexão do meio filtrante 94 de modointermediário às bordas permite a cada borda se sobrepor àpelo menos uma tela filtrante adjacente ou, no caso de umaúnica tela, a se sobrepor a ela mesma. A Figura 24 ilustrabordas do meio filtrante 94 que se sobrepõem umas àsoutras. Note que a tela filtrante pode se conectar tanto aotubo base 90 ou ao tubo mais externo 92.However, interconnecting the filter medium 94 to the edges allows each edge to overlap with at least one adjacent filter screen or, in the case of a single screen, to overlap itself. Figure 24 illustrates the edges of the filter media 94 overlapping each other. Note that the filtering screen can connect to either the base tube 90 or the outermost tube 92.

Na Figura 25, um par de telas filtrantes éposicionado lado a lado. As telas filtrantes são formadasde um material relativamente fino, tal como uma folhametálica, possuindo perfurações 98 sobre ela. Asperfurações podem ser formadas em uma variedade de modos.Um modo de formar as perfurações é com técnicas de corte alaser; embora um método alternativo é usar uma técnica decorte por jato de água. Na modalidade mostrada, asperfurações em uma das telas filtrantes são fendas possuindo uma relação de aspecto relativamente alta. AIn Figure 25, a pair of filter screens are positioned side by side. The filter cloths are formed of a relatively thin material, such as a sheet metal, having perforations 98 thereon. Perforations can be formed in a variety of ways. One way to form perforations is with alaser cutting techniques; An alternative method though is to use a waterjet cutting technique. In the embodiment shown, the perforations in one of the filter screens are slits having a relatively high aspect ratio. THE

outra tela filtrante possui fendas e orifícios. As fendasda segunda tela são orientadas a um ângulo em relação àsfendas da primeira tela filtrante.another filtering screen has slots and holes. The slots of the second screen are oriented at an angle to the slots of the first filtering screen.

Na Figura 26, as telas filtrantes são ilustradascomo se sobrepondo umas às outras de modo a criar uma áreade fluxo 99 através das telas filtrantes que se sobrepõem,devido à relativa orientação das perfurações 98. Note queas perfurações 98 podem possuir uma variedade de formasdependendo das necessidades da aplicação particular.Também, a quantidade de sobreposição e o posicionamentorelativo e forma das perfurações podem ser usadas paraproporcionar desejadas características de trajetória defluxo e regime de trajetória de fluxo. Por exemplo, a quedarelativa de pressão através do elemento-tela pode serpreconizada mediante a seleção dos desejados tamanhos dastrajetórias de fluxo e da sobreposição de modelo. 0provimento de uma queda de pressão que varia ao longo docomprimento do elemento-tela de areia, como um exemplo,pode prover quanto a um controle mais uniforme da camadalimite de produção e ajudar a reduzir a obstrução durante aprodução. Como um exemplo, uma parte do elemento-tela deareia pode prover quanto a um fluxo mais restritorelativamente a uma outra parte do elemento-tela de areiade modo a controlar a aproximação da camada limite ao furodo poço, reduzindo desse modo a obstrução e aumentando aprodução.Embora apresentado com fendas verticais ehorizontais, as fendas podem ser orientadas em qualquerângulo relativamente à direção longitudinal do elemento-tela de areia. Por exemplo, orientando as fendas em ângulosde quarenta e cinco graus em relação ao eixo longitudinal,se pode prover maior eficiência de fabricação porque astelas alternativas podem ser montadas de modo que o modeloresultante possua fendas de telas adjacentes orientadas emnoventa graus umas em relação às outras. De modo similar,perfurações redondas podem ser usadas para reduzirsuperfícies planas que possam tender a travar durante aexpansão ou por outros motivos. As formas possíveis quepodem ser usadas são virtualmente ilimitadas e sãoselecionadas dependendo da aplicação. À medida que as telasfiltrantes deslizam uma sobre a outra durante a expansãodos tubos 90, 92, os tamanhos das aberturas formadas pelasobreposição das telas filtrantes adjacentes se altera.Mais que duas telas filtrantes 94 podem se sobrepor uma àoutra de modo que, por exemplo, pelo menos uma parte domeio filtrante pode compreender três ou mais camadas detelas filtrantes.In Figure 26, the filter screens are illustrated as overlapping each other to create a flow area 99 through the overlapping filter screens due to the relative orientation of the perforations 98. Note that perforations 98 may have a variety of shapes depending on the needs Also, the amount of overlap and the relative positioning and shape of the perforations can be used to provide desired flow path characteristics and flow path regime. For example, the pressure ratio across the screen element can be customized by selecting the desired flow path sizes and model overlay. Providing a pressure drop that varies along the length of the sandblock, as an example, may provide for more uniform control of the production boundary and help reduce obstruction during production. As an example, one part of the sand screen element may provide a more restrictive flow relative to another part of the sand screen element in order to control the approach of the boundary layer to the well bore, thereby reducing obstruction and increasing production. Although presented with vertical and horizontal slits, the slits can be oriented at any angle relative to the longitudinal direction of the sand screen element. For example, by orienting the slits at angles of forty-five degrees to the longitudinal axis, greater manufacturing efficiency can be provided because alternative ribs can be mounted so that the resulting model has slits of adjacent screens oriented at ninety degrees relative to each other. Similarly, round perforations can be used to reduce flat surfaces that may tend to lock during expansion or for other reasons. The possible forms that can be used are virtually unlimited and are selected depending on the application. As the filter screens slide over each other during the expansion of the pipes 90, 92, the sizes of the openings formed by the overlapping adjacent filter screens change. More than two filter screens 94 may overlap one another so that, for example, by At least one filtering portion may comprise three or more layers of filtering layers.

Nas Figuras 27 e 28, modalidades alternativas paraa composição das telas filtrantes, por ex., telas 95, sãoilustradas. A modalidade ilustrada na Figura 27 usa telasfiltrantes que possuem uma parte filtrante central 100,formada de um material fibroso metálico compacto (por ex.,tela de mesh livre). O material forma múltiplos caminhoscontorcidos imprensados entre um par de telas de folhas101. Na modalidade da Figura 28, uma parte filtrantecentral 100 possui um material do tipo tecido, tal como ummaterial filtrante de tecido do tipo diagonal holandês,posicionado entre um par de telas de folha 101. Outro meiofiltrante pode ser também usado.In Figures 27 and 28, alternative embodiments for the composition of filtering fabrics, e.g., screens 95, are illustrated. The embodiment illustrated in Figure 27 uses filter screens having a central filtering portion 100 formed of a compact metallic fibrous material (e.g., free mesh screen). The material forms multiple twisted paths sandwiched between a pair of sheet screens101. In the embodiment of Figure 28, a central filtering portion 100 has a woven-like material, such as a Dutch diagonal woven filtering material, positioned between a pair of sheet fabrics 101. Another meifiltrant may also be used.

Com referência às Figuras 29A-B, uma técnicaexemplar para a fabricar um elemento-tela expansível deareia 80 pode ser descrita. Note que a técnica defabricação pode ser usada para fabricar outros sistemasexpansíveis possuindo camadas múltiplas de condutosexpansiveis. De mesmo modo, essa técnica de fabricação podeser usada para fabricar elementos-tela não expansiveis deareia e equipamento similar. Como mostrado na figura, umconduto interno 102 é posicionado sobre uma chapa 103, quepossui uma camada de material filtrante 104 posicionada porsobre ela. O material filtrante 104 é posicionado para sesituar entre a chapa 103 e o conduto interno 102. No casode um sistema expansível, o conduto interno 102 e a chapa 103 possuem as fendas ou as células biestáveis formadas porsobre ele antes da montagem como a seguir. Com o conduto102 posicionado sobre ou ao longo da chapa 103 e com omaterial filtrante 104 interposto entre eles, a chapa e astelas filtrantes são envolvidas em torno do conduto interno 102 até a posição mostrada na Figura 29B. A tela filtrantepode cobrir a totalidade ou alguma parte da chapa 103. Demodo similar, a tela filtrante pode cobrir a totalidade oualguma parte do conduto interno 102 após o envolvimento.Referring to Figures 29A-B, an exemplary technique for making an expandable screen element 80 can be described. Note that the fabrication technique can be used to fabricate other expandable systems having multiple layers of expandable conduits. Likewise, this fabrication technique may be used to fabricate non-expanding screen elements of sand and similar equipment. As shown in the figure, an inner conduit 102 is positioned on a plate 103 which has a layer of filter material 104 positioned thereon. The filter material 104 is positioned to lie between the plate 103 and the inner conduit 102. In the case of an expandable system, the internal conduit 102 and the plate 103 have the slots or bistable cells formed therein prior to assembly as follows. With conduit 102 positioned over or along plate 103 and with filter material 104 interposed therebetween, the plate and filter strips are wrapped around internal conduit 102 to the position shown in Figure 29B. The filtering screen may cover all or some of the plate 103. Similarly, the filtering screen may cover all or some of the inner conduit 102 after wrapping.

Na modalidade mostrada na Figura 29B, a chapa 103 (também aqui referida como coberta) não se estende em tornoda totalidade da circunferência do conduto 102 deixando umintervalo ou passagem 108 que se estende longitudinalmenteao longo da tela 80. Em outras modalidades, o materialfiltrante e/ou a coberta se estende em torno da totalidade da circunferência. Linhas de controle, outros tipos deIn the embodiment shown in Figure 29B, plate 103 (also referred to herein as covering) does not extend around the entire circumference of conduit 102 leaving a gap or passageway 108 extending longitudinally along screen 80. In other embodiments, the filtering material and / or the covering extends around the entire circumference. Control lines, other types of

condutos e equipamentos podem ser colocados nas passagens108. O material filtrante 104 pode ser fixado à cobertaantes do envolvimento tal como por soldagem. Na modalidadealternativa, o meio filtrante 104 é fixado após oenvolvimento juntamente com a coberta/chapa 103. O meiofiltrante 104 pode se prolongar para além da coberta para aconexão ao conduto 102 ou em outros modos como consideradosconvenientes ou vantajosos dependendo do projeto da tela,da presença ou ausência de passagens 108 e outros fatoresde projeto.ducts and equipment may be placed in the passages108. The filter material 104 may be attached to the wrapping covers such as by welding. In alternative mode, the filter medium 104 is fixed after wrapping together with the cover 103. The filter medium 104 may extend beyond the cover for connection to the conduit 102 or in other ways as deemed convenient or advantageous depending on the screen design, presence or absence of passages 108 and other design factors.

A tela 80 das Figuras 29A-B pode ser formada decélulas biestáveis ou de outros dispositivos expansíveistais como a sobreposição de fendas longitudinais outubulações corrugadas. No caso de uma tubulação expansivelformada de células biestáveis, por exemplo, as soldas sãousadas para fixar os vários componentes que possam sercolocados sobre as longarinas grossas 22. As longarinasgrossas 22 podem ser adaptadas de modo que elas nãoexperimentem deformação durante a expansão para preservar aintegridade da solda.The screen 80 of Figures 29A-B may be formed of bistable cells or other expandable devices such as overlapping longitudinal slits or corrugated tubing. In the case of expandable bistable cell tubing, for example, the welds are used to secure the various components that can be placed over the thick stringers 22. The thick stringers 22 may be adapted so that they do not experience deformation during expansion to preserve weld integrity. .

Em modalidades alternativas, o elemento-tela deareia 80 é fabricado ou formado de outros modos.Entretanto, a coberta 103 pode ainda ser formada para seestender apenas parcialmente em torno da circunferência doconduto 102, formando desse modo, a passagem 108. O tamanhoda passagem pode ser ajustado como desejado, para rotearlinhas de controle, formar trajetos alternativos decondutos ou para o posicionamento de equipamentos, taiscomo dispositivos de monitoramento ou outros equipamentosinteligentes de completamento.In alternative embodiments, the screen element 80 is fabricated or otherwise formed. However, the cover 103 may further be formed to extend only partially around the circumference of the conduit 102, thereby forming the passage 108. The size of the passage may be adjusted as desired for control routing, alternative route routing or for positioning equipment such as monitoring devices or other intelligent completion equipment.

Referindo de modo geral às Figuras 30-32, éilustrada uma modalidade alternativa na qual o materialfiltrante 84 inclui uma característica de travamento 109.Como discutido anteriormente, certas modalidades usam umaou mais telas de material filtrante 84 que se sobrepõem eque deslizam umas sobre as outras durante a expansão. Emalgumas circunstâncias é vantajoso travar o materialfiltrante e o elemento-tela de areia 80 na posiçãoexpandida. Nas modalidades das Figuras 30-32, acaracterística de travamento 109 permite às telasfiltrantes 84 deslizarem umas sobre s outras em umaprimeira direção (a direção de expansão) e impede omovimento em uma direção de contração. As modalidadesalternativas mostradas, como exemplos, são catracasdenteadas 110 (Figura 30), detentores ou cerdas 112 (Figura31), e palhetas 114 (Figura 32) formadas sobre ou fixadassobre o meio filtrante. O travamento do meio filtrante 84na posição expandida pode ser usado para melhorar aresistência ao colapso do elemento-tela de areia 80expandido.Referring generally to Figures 30-32, an alternative embodiment is illustrated in which the filtering material 84 includes a locking feature 109. As discussed earlier, certain embodiments use one or more overlapping filtering webs 84 which slide over each other during the expansion. In some circumstances it is advantageous to lock the filtering material and the sand screen element 80 in the expanded position. In the embodiments of Figures 30-32, the locking feature 109 allows the filtering screens 84 to slide over each other in a first direction (the direction of expansion) and prevents movement in a direction of contraction. Alternative embodiments shown, as examples, are toothed ratchets 110 (Figure 30), holders or bristles 112 (Figure 31), and vanes 114 (Figure 32) formed on or fixed over the filter medium. Locking the filter media 84 in the expanded position can be used to improve the breakdown resistance of the expanded sand screen element 80.

Na Figura 33, um outro tipo de mecanismo detravamento 109 é incorporado por sobre uma parte de umconduto expansível. Nessa modalidade, o conduto expansívelé formado de um tubular interno 82 possuindo uma parte 116do mecanismo de travamento 109 (tal como uma dasmodalidades mostradas nas Figuras 30-32) formada por sobreele. Uma coberta 88 que envolve o tubular 82 também possuiuma parte 118 do mecanismo de travamento 109 formada porsobre ela. À medida que o tubular e a coberta sãoexpandidos, o mecanismo de travamento 109 trava a posiçãoexpandida do conduto expansível. Um meio filtrante pode sercolocado entre o tubular e a coberta, por exemplo, sobre umou outro lado do mecanismo de travamento 109. 0 mecanismode travamento pode ser posicionado em torno da totalidadeda circunferência do tubular 82 e a coberta 88 ou em tornoda parte da circunferência.In Figure 33, another type of locking mechanism 109 is incorporated over a portion of an expandable conduit. In that embodiment, the expandable conduit is formed of an inner tubular 82 having a portion 116 of the locking mechanism 109 (such as one of the embodiments shown in Figures 30-32) formed by overlining it. A cover 88 surrounding tubular 82 also has a part 118 of the locking mechanism 109 formed thereon. As the tubular and cover are expanded, the locking mechanism 109 locks the expanded position of the expandable conduit. A filtering medium may be placed between the tubular and the cover, for example, on either side of the locking mechanism 109. The locking mechanism may be positioned around the entire circumference of the tubular 82 and the covering 88 or around the circumference.

Referindo às Figuras 34 até 36, uma outramodalidade de um elemento-tela para particulados éilustrada e identificada como elemento-tela paraparticulados 120. O elemento-tela 120 é mostrado em formaparcialmente explodida como a possuir um material filtrantedisposto radialmente entre as estruturas expansiveis. Comomais bem ilustrado na Figura 34, um tubo interno ou tubobase 122 é circundado circunferencialmente por um filtro-base 124 que se expande. Adicionalmente, uma pluralidade detelas filtrantes que se sobrepõem 126, por ex., quatrotelas filtrantes que se sobrepõem 126, são dispostas aolongo da superfície exterior do filtro-base 124. Umacoberta 128 é disposta em torno se sobrepondo às telasfiltrantes 126 para prender o filtro-base 124 e sobrepor astelas filtrantes 126 entre o tubo base 122 e a coberta 128.Referring to Figures 34 through 36, another embodiment of a particulate screen element is illustrated and identified as particulate screen element 120. Screen element 120 is shown in partially exploded form as having a radially disposed filtering material between the expandable structures. As is well illustrated in Figure 34, an inner tube or tubobase 122 is circumferentially surrounded by an expanding base filter 124. In addition, a plurality of overlapping filter screens 126, e.g., four overlapping filter bars 126, are disposed along the outer surface of the base filter 124. A cover 128 is disposed around overlapping the filter screens 126 for securing the filter screen. 124 and overlap filter strips 126 between base tube 122 and cover 128.

Nessa aplicação, tanto o tubo base 122, e acoberta 122 são destinados para a expansão até um diâmetromaior. Por exemplo, o tubo base 122 pode compreender uma oumais células biestáveis 130 que facilitam a expansão apartir de um estado contraído até um estado expandido. Demodo similar, a coberta 128 pode compreender uma ou maiscélulas biestáveis 132 que facilitam a expansão da cobertadesde um estado contraído até um estado expandido.In this application, both the base pipe 122, and cover 122 are intended for expansion to a larger diameter. For example, base tube 122 may comprise one or more bistable cells 130 that facilitate expansion from a contracted state to an expanded state. Similarly, the cover 128 may comprise one or more bistable cells 132 that facilitate expansion of the cover from a contracted state to an expanded state.

Uma técnica para a construção da coberta 128 é ade formar a coberta em múltiplos componentes 134, tais comometades que são divididas geralmente de modo axial. Nesseexemplo, os dois componentes 134 são conectados ao tubobase 122 em suas respectivas extremidades 136. Por exemplo,as extremidades 136 dos componentes podem ser soldadas aotubo base 122 através do filtro-base 124 por meio de, porexemplo, cordões de soldagem em posições geralmenteindicadas pelas setas 138.One technique for constructing the cover 128 is to form the cover into multiple components 134, such as commetries which are generally axially divided. In this example, the two components 134 are connected to the tubebase 122 at their respective ends 136. For example, the ends 136 of the components may be welded to the base tube 122 through the base filter 124 by, for example, weld beads at positions generally indicated by the arrows 138.

Embora as telas filtrantes 126 que se sobrepõempossam ser posicionadas entre o tubo base 122 e a coberta128 em uma variedade de modos, um modo exemplar é o deprender cada tela 126 à coberta 128. As extremidadesopostas 140 das telas filtrantes adjacentes 126 podem serconectadas à coberta 128 por meio de, por exemplo, umasolda 142. Mediante a fixação das bordas opostas 140, asbordas livres 144 que se sobrepõem são capazes dedeslizarem passando uma sobre a outra à medida que o tubobase 122 e a coberta 128 são expandidos.Although overlapping filter strips 126 may be positioned between base tube 122 and cover128 in a variety of ways, an exemplary way is to detach each screen 126 from cover 128. The opposite ends 140 of adjacent filter strips 126 may be connected to cover 128 by, for example, a weld 142. By fixing the opposite edges 140, the overlapping free edges 144 are able to slide past one another as the tubobase 122 and the cover 128 are expanded.

As telas filtrantes que se sobrepõem 126 podem serformadas a partir de uma variedade de materiais, tais comoum material 146, como mais bem ilustrado na Figura 35. Ummaterial tecido exemplar 146 é um pano de tecido metálicopossuindo arames 148, tecidos de modo mais ou menosapertado, dependendo do desejado tamanho de partícula a serfiltrado. Um material exemplar é um pano de tecidoOverlapping filter screens 126 may be formed from a variety of materials, such as material 146, as best illustrated in Figure 35. An exemplary woven material 146 is a metal cloth cloth having wires 148, more or less tightly woven, depending on the desired particle size to be filtered. An exemplary material is a cloth

metálico, tecido em uma ondulação do tipo em diagonalholandês de arames que se sobrepõem 148, como ilustrado naFigura 35.metallic, woven into a Dutch-type diagonal ripple of overlapping wires 148, as illustrated in Figure 35.

Um outro material filtrante exemplar 150 éilustrado na Figura 36. O material filtrante 150 compreendeuma tela 152 possuindo uma pluralidade de aberturas 154formadas através dela. Por exemplo, as aberturas 154 podemser formadas como uma multiplicidade de minúsculas fendasdispostas em um ângulo desejado 156, tal como um ângulo de45°.Another exemplary filter material 150 is illustrated in Figure 36. Filter material 150 comprises a screen 152 having a plurality of apertures 154 formed therethrough. For example, apertures 154 may be formed as a multiplicity of tiny slits arranged at a desired angle 156, such as an angle of 45 °.

Se o material filtrante 150 é utilizado paraformar telas filtrantes que se sobrepõem 126, as telas quese sobrepõem são tipicamente orientadas em direçõesopostas. Assim, as fendas 154 de uma tela filtrante 126intercepta as fendas 154 da tela filtrante adjacente que sesobrepõe 126 para formar uma multiplicidade de pequenasaberturas para a filtragem da matéria particulada. Em umamodalidade ilustrada, as telas podem ser orientadas tal queas fendas 154 de uma tela filtrante 126 sejam orientadas emaproximadamente 90° com relação às fendas 154 da telaadjacente que se sobrepõe.If filter material 150 is used to form overlapping filter screens 126, the overlapping screens are typically oriented in opposite directions. Thus, the slits 154 of a filter screen 126 intercept the slits 154 of the adjacent overlapping filter screen 126 to form a plurality of small apertures for filtering particulate matter. In one illustrated embodiment, the webs may be oriented such that the slots 154 of a filter web 126 are oriented approximately 90 ° with respect to the slots 154 of the overlapping adjacent web.

Com respeito ao filtro-base 124, o materialfiltrante é geralmente envolvido em torno ou disposto aolongo da superfície exterior do tubo base 122. O materialdo filtro-base 124 pode compreender numerosos tipos dematerial filtrante que são tipicamente selecionados parapermitir uma expansão do material e um aumento na aberturaou do tamanho de poro durante tal expansão. Materiaisexemplares compreendem redes, tais como redes metálicas,incluindo esboços tecidos e não-tecidos.With respect to the base filter 124, the filtering material is generally wrapped around or disposed along the outer surface of the base tube 122. The base filter material 124 may comprise numerous types of filtering material which are typically selected to allow material expansion and augmentation. in the opening or pore size during such expansion. Exemplary materials include nets, such as wire nets, including woven and non-woven sketches.

As modalidades particulares aqui reveladas sãoapenas ilustrativas, na medida em que a invenção pode sermodificada e praticada de modos diferentes, masequivalentes, evidentes para aqueles com habilidade natécnica, tendo os proveitos das orientações aqui expostas.The particular embodiments disclosed herein are illustrative only, in that the invention may be modified and practiced in different, consequential ways, evident to those of natural skill, having the benefit of the guidance set forth herein.

Além disso, não são pretendidas limitações aos detalhes deconstrução ou de projeto aqui mostrados, exceto aosdescritos nas reivindicações abaixo. É desse modo evidente,que as modalidades particulares reveladas acima podem seralteradas ou modificadas, e todas s tais variações sãoconsideradas inseridas no escopo e espírito da invenção.Conseqüentemente, a proteção aqui objetivada é como aapresentada nas reivindicações abaixo.In addition, no limitations on the construction or design details shown herein are intended except as described in the claims below. It is therefore evident that the particular embodiments disclosed above may be changed or modified, and all such variations are considered to be within the scope and spirit of the invention. Accordingly, the protection objectified herein is as set forth in the claims below.

Claims (21)

1. SISTEMA PARA FILTRAR EM UM AMBIENTE DE FURO DEPOÇO, caracterizado pelo fato de que compreende:um elemento-tela(80) para areia possuindo umcomponente tubular(82, 90), pelo menos uma parte do qual éformada de células biestáveis(23).1. A filtration system for a Borehole environment, characterized in that it comprises: a sand screen element (80) having a tubular component (82, 90), at least a part of which is formed of bistable cells (23) . 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende umfiltro(84, 94) disposto sobre o componente tubular(82, 90).System according to Claim 1, characterized in that it further comprises a filter (84, 94) disposed on the tubular member (82, 90). 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o filtro (84, 94) possui umarelação de expansão pelo menos tão grande quanto aquela dotubular (82, 90).System according to Claim 2, characterized in that the filter (84, 94) has an expansion ratio at least as large as that of the dotubular (82, 90). 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o filtro(84, 94) estádobrado.System according to claim 2, characterized in that the filter (84, 94) is folded. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o filtro (84, 94) é formadode uma pluralidade de telas de meio filtrante (85A) que sesobrepõem circunferencialmente.System according to claim 2, characterized in that the filter (84, 94) is formed of a plurality of circumferentially overlapping screens of filter media (85A). 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o filtro (84, 94) é formadode pelo menos uma tela de meio filtrante (85B) que sesobrepõe circunferencialmente.System according to claim 2, characterized in that the filter (84, 94) is formed of at least one circumferentially overlapping screen of filter media (85B). 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende umsegundo componente tubular(92) que pode ser radialmenteexpandido, o filtro(84, 94) sendo disposto entre ocomponente tubular(90) e o segundo componente tubular(92).System according to claim 2, characterized in that it further comprises a second tubular component (92) which can be radially expanded, the filter (84, 94) being disposed between the tubular component (90) and the second tubular component (90). 92). 8. MÉTODO PARA RESTRINGIR O FLUXO DE MATÉRIA PARTICULADA DENTRO DE UMA TUBULAÇÃO USADA PARA TRANSPORTARFLUIDO ATRAVÉS DA MESMA, compreendendo:posicionar um elemento-tela para particulados(80) amontante a partir da tubulação; eexpandir o elemento-tela para particulados(80), caracterizado por compreender:formar o elemento-tela para particulados(80) comuma pluralidade de células biestáveis(23).8. A method for restricting the flow of particulate matter within a pipe used to transport fluid through the same comprising: positioning a screen element for particulates (80) rising from the pipe; and expanding the particulate screen element (80), comprising: forming the particulate screen element (80) with a plurality of bistable cells (23). 9. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que formar compreende configuraro elemento-tela especifico(80) na forma de uma configuraçãotubular.Method according to claim 8, characterized in that the forming comprises the specific screen element (80) in the form of a tubular configuration. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que expandir compreende expandiro elemento-tela tubular para partículas(80) em uma direção de sentido radialmente para fora.Method according to claim 9, characterized in that the expander comprises the expandable tubular particle screen element (80) in a radially outward direction. 11. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que formar compreende construiro elemento-tela para particulados(80) com um componentegeralmente tubular(82) possuindo as células biestáveis(23)e um material filtrante(84) acoplado ao componentetubular (82) .Method according to Claim 8, characterized in that the forming comprises a particulate screen element (80) having a generally tubular component (82) having the bistable cells (23) and a filter material (84) coupled to the particulate. tube component (82). 12. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreendeorganizar o material filtrante em torno da parte externa docomponente tubular(82) em uma tela única(85B).Method according to claim 11, characterized in that it further comprises arranging the filtering material around the tubular component outside (82) in a single screen (85B). 13. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreendeorganizar o material filtrante(A4) em uma pluralidade detelas que se sobrepõem(85A).A method according to claim 11, characterized in that it further comprises arranging the filter material (A4) in a plurality of overlapping screens (85A). 14. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreendemanter os elementos-tela que se sobrepõem(85A) em umaconfiguração expandida por meio de uma característica detravamento(109).Method according to claim 13, characterized in that it further comprises maintaining the overlapping screen elements (85A) in an expanded configuration by means of a locking feature (109). 15. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreenderotear uma linha de controle ao longo do elemento-tela paraparticulados(80).Method according to claim 8, characterized in that it further comprises routing a control line along the particulate screen element (80). 16. SISTEMA PARA FILTRAGEM EM UM AMBIENTE DE FURODE POÇO, compreendendo:um componente-base geralmente tubular(122)expansivel até um diâmetro aumentado,uma coberta expansivel(128) disposta pelo menosparcialmente em torno do componente-base geralmentetubular(122); eum material filtrante(124, 126) dispostointermediário entre o componente-base geralmentetubular(122) e a coberta expansivel(128), caracterizadopor:o componente-base geralmente tubular possuindo pelomenos uma célula biestável.A system for filtering in a PITCHING ENVIRONMENT, comprising: a generally tubular base member (122) expandable to an increased diameter, an expandable cover (128) disposed at least partially around the generally tubular base member (122); A filter material (124, 126) disposed intermediate between the generally tubular base component (122) and the expandable cover (128), characterized by: the generally tubular base component having at least one bistable cell. 17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que o componente-base geralmentetubular(122) compreende uma pluralidade de célulasbiestáveis(130).System according to claim 16, characterized in that the generally tubular base component (122) comprises a plurality of bistable cells (130). 18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que a coberta expansivel(128)compreende uma pluralidade de células biestáveis(132).System according to claim 17, characterized in that the expandable cover (128) comprises a plurality of bistable cells (132). 19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que o material filtrantecompreende um filtro-base(124) e uma pluralidade de telasfiltrantes(126) que se sobrepõem envolvendo o filtro-basè.System according to Claim 18, characterized in that the filter material comprises a base filter (124) and a plurality of overlapping filter screens (126) surrounding the base filter. 20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que a coberta expansivel(128)está fixada ao componente-base geralmente tubular(122).System according to Claim 19, characterized in that the expandable cover (128) is attached to the generally tubular base member (122). 21. SISTEMA PARA RESTRINGIR O FLUXO DE MATERIALPARTICULADO DE ENTRAR DENTRO DE UMA TUBULAÇÃO USADA PARATRANSPORTAR FLUIDO ATRAVÉS DELA, compreendendo:meios para posicionar o elemento-tela paraparticulados(80) a montante da tubulação; emeios para expandir o elemento-tela paraparticulados(80), caracterizado por compreender:meios para formar um elemento-tela paraparticulados (80) com uma pluralidade de célulasbiestáveis(23) .A system for restricting the flow of incoming material into a tubing used to carry fluid through it, comprising: means for positioning the particulate screen element (80) upstream of the tubing; means for expanding the particulate screen element (80), comprising: means for forming a particulate screen element (80) with a plurality of bistable cells (23).