BR0316154B1 - dispositivo tensionador para uma coluna de ascensão e processo de manter a tensão em uma coluna de ascensão. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO TENSIONADOR PARA UMA COLUNA DE ASCENSÃO E PROCESSO DE MANTER A TENSÃO EM UMA COLUNA DE ASCENSÃO".

A presente invenção refere-se a um tensionador telescópico em duas parte para conexão com uma coluna de ascensão se estendendo entre uma perfuração de poço e uma instalação flutuante em um campo submari- no de óleo ou gás, onde a finalidade do tensionador é manter tensão na co- luna de ascensão, parcialmente através de absorver os rápidos movimentos verticais rápidos da instalação flutuante, e parcialmente através do compen- sar as lentas variações em diferença de nível entre o topo da perfuração de poço com sua instalação submarina, e a instalação flutuante.

Ondas e ventos causam rápidas variações na diferença de nível entre o leito do mar e a instalação flutuante usada para exploração ou pro- dução ao largo de hidrocarbonetos.

Lentas variações são causadas por alterações de marés, varia- ções na carga sobre a instalação, compensação da instalação para ajuste da borda livre de acordo com variações de previsão no campo, e na eventuali- dade de deriva horizontal.

A função principal de unidade de coluna de ascensão telescópi- ca é assegurar que a parte superior da coluna de ascensão seja suscetível de telescopar sem qualquer vazamento dos líquidos ou gases que estão sendo conduzidos através do condutor. A unidade telescópicas pode coope- rar com um sistema separado para tensionamento da coluna de ascensão, ou a unidade telescópica pode cooperar com um sistema separado para ten- sionamento da coluna de ascensão, uma unidade telescópica pode compre- ender cilindros hidráulicos integrados que através da cooperação com bom- bas e acumuladores asseguram que a tensão exigida seja mantida na colu- na de ascensão.

Em águas que apresentam grandes variações de maré e/ou uma grande altura de ondas prevista, as unidades telescópicas atualmente utili- zadas tem uma extensão de curso de até 21,34 metros (70 pés).

No estado da técnica, a saber, no documento US5846028 é descrito um tensionador de riser/ coluna de ascensão multi-cilindro de pres- são controlada ou ainda no documento EP 1103459 consta arranjo de perfu- ração em um navio flutuante e de intervenção. Nesses documentos do esta- do da técnica é possível se verificar unidades de tensionamento da área de trabalho dos operadores no convés/ chão de perfuração, sendo que não possuem qualquer influência na disposição do convés/ chão de perfuração.

Assim, o uso de unidades telescópicas individuais dimensiona- das para acomodar variações predizíveis tanto rápidas como lentas apresen- ta várias desvantagens. Conduz a:

a) deslocamento de uma massa dinâmica desnecessariamente grande;

b) desgaste e um requisito por manutenção em unidades de grande porte; e

c) uma exigência por várias dimensões.

O objetivo da invenção é remediar as desvantagens da técnica precedentemente conhecida.

Este objetivo é alcançado pelas características enunciadas na descrição abaixo e nas reivindicações que se seguem.

Duas unidades telescópicas padrão, de preferência dotadas de diferentes comprimentos, por exemplo 12, 19 m e 7,62 m (40 e 25 pés) são conectadas. Esta unidade telescópica em duas partes é então acoplada com uma extremidade superior de uma coluna de ascensão se estendendo verti- calmente de uma perfuração de poço sobre o fundo do mar para uma insta- lação de petróleo flutuante, pelo uso de técnicas que são em si conhecidas, e uma junta flexível sobre uma parte inferior de uma extensão de uma colu- na de ascensão que se estende acima de uma plataforma de perfuração so- bre a dita instalação flutuante via um manifold (válvula de distribuição).

Através de técnicas que são em si conhecidas, a unidade teles- cópica é munida de dois tubos no seu centro, cujos tubos se encaixam teles- copicamente entre si e possuem dimensões que corresponde à dimensão da coluna de ascensão. A unidade telescópica é munida de elementos de veda- ção apropriados de acordo com a técnica anterior, cujos elementos de veda- ção asseguram que qualquer vazamento do líquido ou gás de passagem através do condutor seja, sob as circunstâncias, mantido a um nível aceitá- vel.

Cada unidade telescópica é equipada com vários cilindros hi- dráulicos uniformemente espaçados distribuídos de uma maneira periferica- mente circundante e principalmente na direção longitudinal da unidade teles- cópica, tudo de acordo com a técnica que é em si conhecida.

As duas unidades telescópicas são conectadas separadamente com um sistema hidráulico que é em si conhecido, tendo um sistema de con- trole associado que de acordo com a invenção é projetado para manter uma tensão predeterminada na coluna de ascensão, a extensão de uma ou de ambas as unidades telescópicas sendo ajustada em tempo com as varia- ções na altura da instalação flutuante acima do fundo do mar.

Quando a tensão na coluna de ascensão necessita ser ajustada para compensar rápidos movimentos na instalação flutuante, uso é feito de preferência da unidade telescópica superior. Isto permite a vantagens de deslocar a menor massa possível, pois somente a extensão de coluna de ascensão acima é movida com a unidade telescópica superior.

Quando os ajustes exigidos em tensão são atribuíveis a lenta variações no nível da instalação flutuante em relação ao fundo do mar, por exemplo, devido a variações de maré ou a um aumento na estabilidade de uma plataforma em antecipação de grandes vagas, pela sua imersão mais profunda no interior do mar, a unidade telescópica inferior é ajustada.

Em uma situação onde a unidade telescópica superior não está funcionando, o tensionador de coluna de ascensão em duas partes da in- venção, dentro de determinados limites, será capaz de manter a correta ten- são na coluna de ascensão pelo sistema de controle ser restabelecido de modo a levar a unidade telescópica inferior a compensar pelas rápidas vari- ações em nível da instalação flutuante.

A seguir, uma descrição é dada de um exemplo não-limitativo de uma modalidade preferencial ilustrada nos desenhos apensos, de acordo com a qual: A figura 1 mostra uma plataforma de perfuração conectada com um poço por uma coluna de ascensão compreendendo uma tensionador de coluna de ascensão em duas partes;

A figura 2a mostra um tensionador de coluna de ascensão na posição contraída, em uma escala ampliada; e

A figura 2b mostra um tensionador de coluna de ascensão em duas partes na posição estendida na mesma escala.

Nos desenhos, o numerai de referência 1 designa uma platafor- ma de perfuração flutuante com uma torre 3. Uma coluna de ascensão 5 se estende da instalação de uma perfuração de poço 7 no fundo do mar 9 no sentido da plataforma de perfuração, que flutua sobre a superfície do mar11.

A coluna de ascensão 5 compreende uma seção superior 13 com um dispositivo tensionador 15. Uma extensão da coluna de ascensão17 compreende uma junta 19 e um manifold 21.

O dispositivo tensionador 15 compreende uma unidade telescó- pica superior 23 e uma unidade telescópica inferior 25. Cada unidade teles- cópica 23, 25 compreende um tubo telescópico 27, 27' com flanges associa- dos 29, 29', 30, 30' para acoplamento com a coluna de ascensão 5 adjacen- te à respectiva unidade telescópica, junta de coluna de ascensão 19 e/ou a unidade telescópica 23, 25.

Cada unidade telescópica 23, 25 é munida de vários cilindros hidráulicos espaçados por igual 31, 31' distribuídos de uma maneira periferi- camente circundante e principalmente no sentido longitudinal da unidade telescópica 23, 25.

As unidades telescópicas 23, 25 são separadamente conectadas com um sistema hidráulico (não mostrado) compreendendo bombas, disposi- tivos de controle e um reservatório de óleo.

Os rápidos movimentos verticais da instalação flutuante 1 cau- sados por vagas ou outras influências são normalmente compensados atra- vés do ajuste hidráulico da unidade tensionadora superior 23. A unidade ten- sionadora inferior 25 não é ajustada. Isto mantém uma tensão prescrita na coluna de ascensão 5 através do deslocamento de somente uma parte do dispositivo tensionador 15. Assim tanto as forças dinâmicas atuantes sobre o equipamento, como o consumo de energia e o desgaste sobre o equipamen- to são reduzidos.

Movimentos verticais predizíveis, lentos (variações por maré, compensação do grande calado da instalação flutuante etc.) são compensa- dos através do ajuste da unidade tensionadora inferior 25.

Em uma situação onde uma das unidades tensionadoras 23, 25 está fora de operação (dano ou manutenção) a outra unidade tensionadora pode ser usada para compensar variações tanto rápidas como lentas na po- sição vertical da instalação flutuante 1 em relação ao fundo do mar 9.

Claims (2)

1. Dispositivo tensionador (15) para uma coluna de ascensão (5) conectando uma perfuração em poço submarino (7) com unidade flutuante (1) sobre a superfície do mar (11), onde o dispositivo tensionador (15) é mu- nido de tubos telescópicos (27, 27') e também de vários cilindros hidráulicos (31, 31') uniformemente espaçados distribuídos de uma maneira periferica- mente circundante e principalmente na direção longitudinal da coluna de as- censão, e onde a tensão na coluna de ascensão é exercida através de pres- são hidráulica no dito cilindro (31, 31'), sendo que o dispositivo tensionador (15) consiste em duas unidades tensionadoras telescópicas interligadas (23, 25) sucessivas, caracterizado pelo fato das unidades tensionadoras (23, 25) serem construídas separadamente para manter uma tensão prescrita na co- luna de ascensão (5).

2. Processo de manter a tensão em uma coluna de ascensão (5) como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato das rápidas varia- ções na posição vertical de uma instalação flutuante (1) em relação a um fundo de mar (9) serem compensadas por uma unidade tensionadora supe- rior (23) mantendo uma tensão prescrita na coluna de ascensão (5), e das lentas variações na posição vertical da instalação flutuante (1) em relação ao fundo do mar (9) são compensadas por uma unidade tensionadora inferior mantendo a tensão prescrita na coluna de ascensão (5), e de que a unidade tensionadora superior ou inferior (23, 25) sozinha mantém a tensão prescrita na coluna de ascensão (5) em uma situação onde uma das unidades tensio- nadoras está fora de operação.