BR0316189B1

BR0316189B1 - Sistema e método de orientação para um poço submarino

Info

Publication number: BR0316189B1
Application number: BRPI0316189-7B1A
Authority: BR
Inventors: Francisco Dezen; Stephen P Fenton; Gawain Langford; Lars-Petter Sollie; Jon E Hed
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2014-08-26
Also published as: GB0511737D0; GB2412679A; GB2420809A; NO339028B1; WO2004044368A2; WO2004044368A3; NO339379B1; AU2003291475A8; GB2412937A; GB2412937B; WO2004044367A2; US7240736B2; GB0603414D0; NO20052721D0; US6968902B2; AU2003294256A1; BR0316177A; GB2420809B; NO20052722L; GB0511731D0

Description

"SISTEMA E MÉTODO DE ORIENTAçãO PARA UM POçO SUBMARINO" Referência Cruzada a Pedido Relacionado Este pedido reivindica prioridade ao pedido provisional 60/425,377, depositado em 12 de novembro de 2002.

Fundamentos da Invenção Os poços de desenvolvimento de campo submarino são freqüentemente perfurados em um padrão que espaça os poços afastados uns dos outros. Alguns poços, particularmente aqueles em águas mais profundas, possuem árvores de produção que se conectam a linhas de escoamento ("flowlines") ou pontes ("jumpers") que se estendem ao longo do fundo do mar. As pontes de linha de escoamento avançam para válvulas de distribuição ("manifolds") e/ou para outras árvores de produção submarinas. O conector de linha de escoamento para cada árvore é freqüentemente configurado horizontal e longe de um lado da árvore.

Quando do desenvolvimento do campo, o operador orienta as árvores para se alinharem com os conectores de linha de escoamento. O operador tipicamente mede com precisão as várias distâncias de conector para conector e pré-fabrica as pontes. Algumas vezes, depois que alguns poços foram perfurados, os planos mudam. Os mancais relativos entre poços a serem perfurados podem não ser os mesmos como originalmente antecipados. Uma mudança nos planos pode exigir pontes reconfiguradas para combinar com a colocação revisada de válvulas de distribuição.

Um conjunto de cabeça de poço submarino típico possui um alojamento de cabeça de poço de alta pressão suportado em um alojamento de cabeça de poço de baixa pressão e preso ao revestimento que se estende para dentro do poço. Um ou mais suspensores de revestimento se assentam no alojamento de cabeça de poço de alta pressão, cada suspensor de revestimento sendo localizado na extremidade superior de uma coluna de revestimento que se estende para dentro do poço. Uma coluna de tubulação se estende através do revestimento para transportar os fluidos de produção.

Uma árvore de Natal ou de produção é montada na extremidade superior do alojamento de cabeça de poço para controlar o fluido do poço.

Um tipo de árvore, algumas vezes chamada de "convencional" ou "vertical", possui dois orifícios através da mesma, um dos quais é o orifício de produção e o outro sendo o orifício de acesso ao espaço anular da tubulação.

Nesse tipo de conjunto de cabeça de poço, o suspensor de tubulação assenta no alojamento de cabeça de poço de alta pressão. 0 suspensor de tubulação possui duas passagens através do mesmo, uma sendo a passagem de produção e a outra sendo uma passagem de espaço anular que se comunica com o espaço anular de tubulação que circunda a tubulação. 0 acesso ao espaço anular de tubulação é necessário, tanto para monitorar quanto para sangrar a pressão para baixo durante a produção e para circular fluidos para baixo pela tubulação de produção e para cima através do espaço anular de tubulação, ou vice-versa, para controlar o poço ou circular para fora fluido pesado durante a completação. A árvore possui tubos isolantes que se alinham em engate com as passagens no suspensor de tubulação quando a árvore assenta no alojamento de cabeça de poço. 0 suspensor de tubulação para uma árvore convencional deve ser orientado em uma direção desejada antes de a árvore ser manobrada. Nesse tipo de conjunto de cabeça de poço, as cabeças de poço de baixa e alta pressão não são orientadas. Ao invés disso, a orientação é executada manobrando-se o conjunto BOP (válvula de segurança ("blowout preventer")) em cabos guia que orientam o BOP para uma base guia que suporta o alojamento de cabeça de poço de baixa pressão. 0 conector de linha de escoamento é localizado na base guia e é fixado em uma direção particular. 0 conjunto BOP possui um pino de orientação dentro do mesmo. 0 suspensor de tubulação possui um elemento de orientação que engata o elemento de orientação interno do BOP para orientar o suspensor de tubulação. A árvore também é orientada de forma aproximada tipicamente pelos cabos guia para alinhamento com o suspensor de tubulação previamente orientado, fornecendo um percurso de tolerância a partir da base guia, através do conjunto de válvulas de segurança BOP para o suspensor de tubulação, e outro a partir da base guia para a árvore, que devem ser considerados.

Em outro tipo de árvore, algumas vezes chamada de árvore "horizontal", existe apenas um único orifício na árvore, esse sendo a passagem de produção. 0 suspensor de tubulação se assenta na árvore ao invés de no alojamento de cabeça de poço de alta pressão. Nem o alojamento de cabeça de poço de alta nem o de baixa pressão é orientado. A árvore é orientada à medida que é baixada no alojamento de cabeça de poço de alta pressão. 0 suspensor de tubulação possui um orifício lateral que exige orientação, dessa forma, ele engata um elemento de orientação na árvore à medida que é instalado. A flexibilidade dentro da instalação do sistema submarino como um todo (isto é, árvore, pontes de linha de escoamento e válvulas de distribuição) é desejada para orientação das árvores em sistemas que localizam o suspensor de tubulação no alojamento de cabeça de poço de alta pressão. Por exemplo, seria útil ser capaz de mudar a orientação do conector de linha de escoamento depois de o poço ter sido perfurado e revestido, mas antes de se manobrar o suspensor de tubulação.

No estado da técnica o documento US 6408949 revela um dispositivo e método para alinhamento de uma árvore de produção submersa com uma cabeça de poço. Este método compreende as etapas de conexão de um condutor submarino de perfuração a um alojamento de cabeça de poço, perfuração do revestimento de poço através do alojamento de cabeça de poço e liberação do condutor submarino do alojamento de cabeça de poço.

Outro documento do estado da técnica é a patente US 5794701 que descreve um sistema de orientação para um poço submarino que compreende um elemento para conectar um condutor submarino de perfuração a um alojamento de cabeça de poço e elemento para posicionar uma linha de escoamento. Já o documento US 5007769 se refere a um método e dispositivo para fixar uma coluna guia removível que revela um sistema de orientação para um poço submarino que possui um elemento localizador.

Os documentos acima não antecipam ou revelam o sistema e método de orientação para um poço submarino da presente invenção.

Sumário da Invenção Nessa invenção, o poço é perfurado e revestido através de um alojamento de cabeça de poço. Uma coluna de tubulação é manobrada através da cabeça do poço, com o suspensor de tubulação assentando no alojamento de cabeça de poço em uma orientação rotacional desejada. Além disso, o suspensor de tubulação possui um elemento de orientação em uma extremidade superior. Uma árvore de produção com um elemento de orientação em uma extremidade inferior assenta no alojamento de cabeça de poço, engatando, assim, o elemento de orientação do suspensor de tubulação para girar a árvore para uma orientação desejada.

Preferivelmente, o alojamento de cabeça de poço assenta em uma cabeça de poço de suporte, a cabeça de poço de suporte sendo previamente orientada em uma orientação desejada e possuindo um elemento de orientação externo.

Além disso, preferivelmente, antes de se manobrar a tubulação, um carretei de orientação BOP é baixado no alojamento da cabeça de poço, o carretei de orientação BOP possuindo um elemento de orientação dentro do mesmo. 0 suspensor de tubulação passa através do carretei de orientação BOP e se orienta com o elemento de orientação no carretei de orientação BOP. 0 carretei de orientação BOP é então removido e a árvore instalada no alojamento de cabeça de poço.

Breve Descrição dos Desenhos As figuras IA e 1B compreendem uma vista em corte vertical de um conjunto de cabeça de poço construído de acordo com essa invenção; A figura 2 é uma vista em corte ampliada de uma parte do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B, o plano em corte sendo diferente do que nas figuras IA e 1B; A figura 3 é uma vista em corte ampliada de uma parte do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B; A figura 4 é uma outra vista em corte de uma parte do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B, mas ilustrada no mesmo plano em corte que na figura 2 para ilustrar uma válvula do espaço anular de tubulação em uma posição fechada; A figura 5 é uma vista em corte ampliada da válvula do espaço anular de tubulação da figura 4, ilustrada em uma posição aberta e engatada por um elemento de engate da árvore de produção; A figura 6 é uma vista em corte ampliada da válvula do espaço anular de tubulação da figura 4, ilustrada em uma posição fechada enquanto uma ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação está sendo conectada ao suspensor de tubulação; A figura 7 é uma vista em corte da válvula do espaço anular de tubulação como ilustrada na figura 6, mas ilustrada em uma posição aberta; A figura 8 é uma vista em corte do alojamento de cabeça de poço do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B após a introdução do revestimento e no processo de recepção de um carretei de orientação BOP; A figura 9 é uma vista em corte horizontal esquemática do alojamento de cabeça de poço da figura 8, as linhas pontilhadas ilustrando um braço conector de linha de escoamento sendo girado; A figura 10 é uma vista em perspectiva do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B, depois de o carretei de orientação BOP da figura 8 ter sido assentado; A figura 11 é uma vista em corte vertical esquemática do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B, ilustrando uma ferramenta de tampão desdobrado ROV montada na árvore; A figura 12 é uma vista lateral esquemática da ferramenta de tampão da figura 11, com um acessório de ajuste de tampão; A figura 13 é uma vista em corte esquemática de um acessório de recuperação de tampão para a ferramenta de tampão da figura 11, ilustrado em uma posição desengatada com um tampão ilustrado pelas linhas pontilhadas; A figura 14 é uma vista em corte mais detalhada do acessório de recuperação de tampão da figura 13, ilustrada em uma posição engatada; A figura 15 é uma vista esquemática de uma plataforma de perfuração em engate com um conjunto de cabeça de poço submarino, enquanto um cabo de içamento na plataforma está em engate com outro conjunto de cabeça de poço submarino; A figura 16 é uma vista em corte vertical de uma modalidade alternativa da parte da árvore das figuras IA e 1B que conecta o alojamento de cabeça de poço interno; A figura 17 é uma vista em perspectiva do conjunto de cabeça de poço das figuras IA e 1B, com uma árvore instalada no mesmo; A figura 18 é uma vista em perspectiva ampliada de um conector de uma ponte de linha de escoamento para conectar à árvore da figura 1; A figura 19 é uma vista em perspectiva da ponte de linha de escoamento da figura 18; A figura 20 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrada sendo baixada no mar; A figura 21 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrada sendo alinhada no conector de linha de escoamento de árvore; A figura 22 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando um veiculo de operação remota no processo de conexão com a ponte de linha de escoamento; A figura 23 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando o ROV assentado em uma válvula de distribuição submarina e conectado por uma linha de tração à ponte de linha de escoamento; A figura 24 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando a linha de tração sendo retraída pelo ROV, colocando o segundo conector da ponte de linha de escoamento em alinhamento com a válvula de distribuição; A figura 25 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando o segundo conector da ponte de linha de escoamento sendo conectado à válvula de distribuição submarina; A figura 26 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando o veículo de operação remota conectando os acoplamentos da ponte de linha de escoamento e da árvore um ao outro; A figura 27 é uma vista esquemática da ponte de linha de escoamento da figura 18, ilustrando a instalação completada e o ROV sendo recuperado; A figura 2 8 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa de uma ponte de linha de escoamento.

Descrição Detalhada da Invenção Estrutura Geral do Conjunto de Cabeça de poço Submarino Com referência à figura 1B, uma parte inferior de um conjunto de cabeça de poço 11 inclui um alojamento de cabeça de poço externo ou de baixa pressão 13 que se localiza no fundo do mar e é preso a uma coluna de um tubo condutor de grande diâmetro 15 que se estende para dentro do poço. Nessa modalidade, uma primeira coluna de revestimento 17 é suspensa em uma extremidade inferior do alojamento de cabeça de poço externo 13 por um suspensor 19.

No entanto, o revestimento 17 e o suspensor 19 nem sempre são suspensos a partir do alojamento de cabeça de poço externa 13 e podem ser eliminados em muitos casos.

Um alojamento de cabeça de poço de alta pressão ou interno 21 se assenta no e é suportado dentro do orifício do alojamento de cabeça de poço externo 13. 0 alojamento de cabeça de poço interno 21 é localizado na extremidade superior de uma coluna de revestimento 23 que se estende através do revestimento 17 para uma profundidade maior. 0 alojamento de cabeça de poço interno 21 possui um orifício 25 com pelo menos um suspensor de revestimento 27 localizado no mesmo. 0 suspensor de revestimento 27 é vedado dentro do orifício 25 e preso na extremidade superior de uma coluna de revestimento 29 que se estende através do revestimento 23 para uma maior profundidade. 0 suspensor de revestimento 27 possui um ombro de carga 28 localizado dentro de seu orifício ou anel.

Nessa modalidade, um suspensor de tubulação 31 é assentado, travado e vedado dentro do orifício do suspensor de revestimento 27. Com referência à figura 2, o suspensor de tubulação 31 possui uma extremidade inferior que assenta no ombro de carga 28. Uma vedação 30 veda entre o exterior do suspensor de tubulação 31 e o orifício do suspensor de revestimento 27 acima do ombro de carga 28. Um anel de aperto fendido 34 se move de uma posição retraída radialmente para fora para travar o suspensor de tubulação 31 para um perfil interno no suspensor de revestimento 27, ou alternativamente pode travar no orifício do alojamento de alta pressão 21, ou um suporte adaptador localizado no alojamento de alta pressão. Uma manga 36, quando movida axialmente para baixo, energiza a vedação 30 além de empurrar o anel de aperto 34 para a posição travada. O suspensor de tubulação 31 é preso à extremidade superior de uma coluna da tubulação de produção 33. O suspensor de tubulação 31 possui uma passagem de produção 32 que é coaxial com a tubulação 33.

Com referência à figura 3, o orifício de alojamento de cabeça de poço interno 25 possui uma parte inferior 25a que possui um diâmetro menor do que a parte superior 25b. A diferença nos diâmetros resulta em uma parte de transição ou ombro cônico voltado geralmente para cima 25c localizado entre as partes 25a e 25b. A parte superior de orifício de alojamento de cabeça de poço 25b possui um perfil chanfrado 35 formado acima do suspensor de tubulação 31. 0 perfil 35 é localizado a uma distância curta abaixo de um aro 37, que é a extremidade superior do alojamento de cabeça de poço interno 21.

Como ilustrado na figura IA, uma árvore de Natal ou de produção 39 possui uma parte inferior que insere no alojamento de cabeça de poço 21. A árvore de produção 3 9 possui uma passagem de produção 41 se estendendo através da mesma que possui um orifício de saída 41a se estendendo lateralmente para fora. A árvore de produção 39 possui um tubo isolante 43 que depende descendentemente de sua extremidade inferior e se alinha de forma vedada à passagem de produção 32 do suspensor de tubulação 31. A extremidade inferior da árvore de produção 39 se estende para dentro do orifício 25 do alojamento de cabeça de poço interno 21 para a seção de transição de orifício 25c (figura 3).

Com referência novamente à figura 3, uma manga de orientação 44 é uma parte de e se estende para cima a partir do suspensor de tubulação 31. A manga de orientação 44 é montada de forma não rotativa no exterior do corpo do suspensor de tubulação 31. A manga de orientação 44 possui um contorno helicoidal formado em sua borda superior. Uma manga de orientação coincidente 46 com um contorno helicoidal em sua borda inferior é presa à extremidade inferior da árvore de produção 39. Quando a árvore 39 é baixada dentro do alojamento de cabeça de poço 21, a manga de orientação 46 engata o contorno helicoidal da manga de orientação 46 para girar a árvore de produção 39 e finalmente orienta na direção desejada com relação ao suspensor de tubulação 31. A faixa de captura da interface helicoidal afeta diretamente a altura da hélice de orientação. A fim de minimizar o efeito disso no sistema, a árvore pode ser nominalmente pré-alinhada através de um registro mecânico suplementar, através do sub-quadro estrutural 133. Isso é alcançado da mesma forma, tipificado por uma disposição de pino para funil, como aquele descrito posteriormente para registro da orientação correta de um carretei de orientação BOP.

Conector Interno de Alojamento de Cabeça de Poço e Árvore A árvore 39 inclui um conjunto conector para prender a mesma ao alojamento de cabeça de poço 21. 0 conjunto conector inclui um corpo conector 45 que possui um ombro voltado para baixo 47 que assenta no aro 37. 0 corpo conector 45 é rigidamente fixado à árvore 39. Uma vedação 49 veda entre o aro 37 e o ombro 47. 0 corpo conector 45 também se estende para baixo no alojamento de cabeça de poço 21. Um elemento de travamento 51 é localizado na extremidade inferior do corpo conector 45 para engatar o perfil 35. 0 elemento de travamento 51 pode ser de vários tipos. Nessa modalidade, o elemento de travamento 51 compreende um anel fendido externo que possui um perfil coincidente ao chanfro 35. Uma pluralidade de grampos 53 localizados no diâmetro interno do elemento de travamento 51 empurra o elemento de travamento 51 radialmente para fora quando movidos por uma manga de carne 55. A manga de carne 55 se move axialmente e é acionada hidraulicamente por fluido hidráulico suprido para um pistão 57, ou por hastes conectadas aos cilindros hidráulicos montados externamente. 0 conjunto conector possui uma parte estendida ou retentora 59 que se estende para baixo a partir do corpo conector 45 nessa modalidade. A parte estendida 59 é localizada acima e presa à manga de orientação 44. Um colar 60 é rosqueado ao diâmetro externo da parte estendida 59 para reter o elemento de travamento 51 e os grampos 53 com o corpo conector 45. Alternativamente, os grampos 53 podem ser utilizados para engatar o perfil 35 e o elemento de travamento 51 omitido. Nesse caso, janelas podem ser fornecidas para os grampos no corpo conector 45, e a parte estendida 59 e o colar 60 seriam integralmente formados com o corpo conector 45.

Com referência à figura IA, uma passagem de fluido de controle 61 se estende através da árvore 39 para uma parte lateral externa para suprir o fluido de controle.

Apesar de não ser ilustrado, existe um número dessas passagens, e as mesmas levam aos tubos conectores na extremidade inferior da árvore 39. Os tubos conectores se alinham em passagens coincidentes na extremidade superior do suspensor de tubulação 31. Essas passagens levam às linhas de controle hidráulico e/ou elétrico que não são ilustradas, mas se estendem abaixo do suspensor de tubulação 31 no lado de fora da tubulação de produção 33.

Essas linhas de controle levam ao equipamento embutido na coluna de tubulação 33, tal como uma válvula de segurança embutida e dispositivos de monitoramento de pressão e temperatura embutidos.

Pelo menos uma válvula é montada na árvore de produção 39 para controlar o fluxo de fluido. Na modalidade preferida, as válvulas incluem uma válvula principal 63 e uma válvula de pistoneio 65 localizadas na passagem de produção 41. Uma válvula de vedação de segurança 67 é montada no orifício 41a. O acionador hidráulico 68 para a válvula de vedação de segurança 67 é ilustrado. As válvulas 63 e 65 podem ser acionadas de forma hidráulica ou mecânica (tipicamente por ROV).

Com referência novamente à figura IA, a árvore 39 possui um mandril 81 em sua extremidade superior que se projeta para cima. 0 mandril 81 é tipicamente dimensionado para receber um conector para conexão com um condutor submarino leve de diâmetro pequeno, tal como para determinadas finalidades de intervenção. 0 mandril 81 também permite outros métodos de intervenção.

Acesso Ao Espaço Anular de Tubulação A figura 4 ilustra uma passagem do espaço anular de tubulação 83, que não é ilustrada nas figuras 1B ou 3 visto que a passagem do espaço anular da tubulação 83 está localizada em um plano em corte vertical diferente do ilustrado nas figuras 1B e 3. A passagem do espaço anular de tubulação 83 se estende verticalmente através do suspensor de tubulação 31 a partir de uma parte de extremidade superior para uma extremidade inferior, onde se comunica com um espaço anular de tubulação 85 que circunda a tubulação 33. As extremidades superior e inferior da passagem do espaço anular de tubulação 83 podem ser ligeiramente desviadas radialmente uma da outra, como ilustrado na figura 4. Um espaço vazio anular 87 circunda o tubo isolante 43 entre a extremidade superior do suspensor de tubulação 31 e a extremidade inferior da árvore 39.

Uma válvula do espaço anular de tubulação 89 é montada na passagem do espaço anular de tubulação 83 para bloquear a passagem do espaço anular de tubulação 83 do fluxo em qualquer direção quando fechada. Com referência à figura 5, a válvula do espaço anular de tubulação 89 possui uma base de haste 91 que é presa por roscas 93 à passagem do espaço anular de tubulação 83. Uma haste 95 se estende para cima a partir da base da haste 91 ao longo do eixo geométrico da passagem do espaço anular de tubulação 83. Um cabeçote de válvula ampliado 97 forma a extremidade superior da haste 95. 0 cabeçote de válvula 97 possui uma vedação secundária resiliente além da vedação de borda primária 99 feita de metal nessa modalidade.

Uma manga seletiva 101 é transportada de forma alternada na passagem do espaço anular de tubulação 83.

Enquanto na posição superior fechada ilustrada nas figuras 4 e 6, a extremidade superior da manga 101 está a uma curta distância abaixo de uma parte de extremidade superior do suspensor de tubulação 31. Enquanto na posição aberta inferior, ilustrada nas figuras 5 e 7, a manga 101 está em uma posição inferior com relação ao cabeçote da válvula 97. A manga 101 possui um orifício ou assento de diâmetro reduzido 103 formado em seu interior. O assento 103 é engatado de forma vedada pela vedação de borda 99 além da vedação resiliente do cabeçote de válvula 97 enquanto a manga 101 está na posição inferior.

Um anel fendido orientado para fora 105 é montado no diâmetro externo da manga 101 perto de sua extremidade superior. O anel fendido 105 possui uma superfície superior cônica para baixo e uma superfície inferior que está localizada em um plano perpendicular ao eixo geométrico da passagem do espaço anular da tubulação 83. Um chanfro coincidente 107 é engatado pelo anel fendido 105 enquanto a manga 101 está na posição superior fechada. O anel fendido 105 encaixa por pressão dentro do chanfro 107, operando como um entalhe ou retentor para impedir o movimento descendente da manga 101. A figura 5 ilustra uma ferramenta ou elemento de engate 109 se estendendo para a extremidade superior da passagem do anel da tubulação 83 em engate com a extremidade superior da manga 101. O elemento de engate 109 é um componente de extensão descendente da árvore 39 (figura IA) e é utilizado para mover a manga 101 da posição superior para a posição inferior. Um segundo elemento de engate idêntico 109', ilustrado nas figuras 6 e 7, é montado em uma ferramenta de assentamento 111 utilizada para manobrar o suspensor de tubulação 31. O elemento de engate 109 possui uma borda 113 em sua extremidade inferior que coincide com o afunilamento voltado para cima no anel fendido 105. A borda 113 desliza sobre e faz com que o anel fendido 105 se contraia, permitindo que o elemento de engate 109 empurre a manga 101 para baixo para a posição aberta. Uma mola 115, que pode ser uma pluralidade de arruelas Belleville, é localizada entre a base da haste 91 e a extremidade inferior da manga 101. A mola 115 empurra a manga 101 para a posição fechada superior. Qualquer pressão na passagem 83 auxiliaria a mola 155 no movimento da manga 101 para a posição fechada. O elemento de engate 109 é preso à extremidade inferior de um acionador 117, que é montado na árvore 39. O acionador 117 é um elemento tubular oco com extremidades de abertura transportadas de forma alternada em uma passagem do espaço anular de tubulação 118 na árvore 39 (figura 3). O acionador 117 possui uma parte de pistão em sua parede lateral externa que é seletivamente suprido com fluido hidráulico para mover o acionador 117 entre as posições superior e inferior. A passagem do espaço anular de tubulação 118 se estende através da árvore 39 para uma parte lateral externa da árvore 39 para conexão com uma linha do espaço anular de tubulação que avança tipicamente até uma válvula de distribuição submarina ou um cabo de alimentação ("umbilical") que serve a árvore. A passagem do espaço anular de tubulação na árvore 118 não se estende axialmente para a extremidade superior da árvore 38.

Quando o acionador 117 é movido para a posição inferior, o elemento de engate 109 engata e empurra a manga 101 da posição fechada para a posição aberta. As figuras 6 e 7 ilustram um acionador similar 117' que forma uma parte da ferramenta de assentamento 111 e trabalha da mesma maneira que o acionador 117. Como o acionador 117, o acionador 117' possui uma parte de pistão que é transportada em uma câmara de fluido hidráulico para provocar o movimento ascendente e descendente em resposta à pressão hidráulica. A passagem 118' avança até uma parte superior externa da ferramenta de assentamento 111 para distribuir e receber o fluido do espaço anular da tubulação. A ferramenta de assentamento 111 possui características convencionais para manobra do suspensor de tubulação 31, incluindo o ajuste de uma vedação entre o suspensor de tubulação 31 e o orifício 25 do alojamento de cabeça de poço 21 (figura 4). A ferramenta de assentamento 111 possui um elemento de travamento 119 que é radialmente expansível para fora para um chanfro coincidente formado em uma parte de manga de extensão ascendente interna do suspensor de tubulação 31. O elemento de travamento 119 prende a ferramenta de assentamento 111 ao suspensor de tubulação 31 enquanto a tubulação 33 está sendo abaixada para dentro do poço. O elemento de travamento 119 é energizado e liberado por um acionador de elemento de travamento 121, que é também acionado hidraulicamente. A ferramenta de assentamento 111 possui uma manga 123 que desliza de forma vedada para dentro do orifício 32 do suspensor de tubulação 31. A manga 123 isola a extremidade superior da passagem do espaço anular de tubulação 83 da passagem de produção 32 (figura 4) no suspensor de tubulação 31.

Orientação Com referência à figura 8, um anel 125 é montado no exterior do alojamento de cabeça de poço externo 13, também referido como um alojamento condutor. 0 anel 125 possui um funil dependente 127 e é seletivamente rotativo no alojamento de cabeça de poço externo 13 para orientar o suspensor de tubulação 31 e a árvore 39 (figura 3) em uma posição desejada com relação a outros poços e equipamentos submarinos. Um pino ou parafuso de segurança 129 travará seletivamente o anel 125 na posição desejada. Um suporte tipo braço 131 é montado no anel 125 para girar com o mesmo. 0 suporte 131 suporta em cantilever um braço de extensão horizontal 133. 0 braço 133 possui um soquete voltado para cima em sua extremidade externa 131. Além disso, um registro mecânico 137 se projeta para cima a partir do braço 133, apresentado e tipificado por um pino. 0 anel 125 é normalmente instalado no alojamento de cabeça de poço externo 13 na superfície antes de o alojamento de cabeça de poço externo 13 ser baixado para o mar. 0 braço 133 será fixado ao suporte tipo braço 131 abaixo do fundo da plataforma, mas na superfície. Depois que o alojamento de cabeça de poço externo 13 é instalado no fundo do mar, se necessário, um ROV pode ser empregado posteriormente na fase de construção submarina para girar o anel 125 e/ou braço 133, para uma orientação diferente, tipicamente na direção de um ponto de conexão de válvula de distribuição.

Um adaptador BOP (válvula de segurança) 139 está sendo ilustrado abaixado no alojamento de alta pressão ou interno 21. 0 carretei de orientação BOP 139 é utilizado para orientar o suspensor de tubulação 31 (figura 3) com relação ao braço 133. 0 carretei de orientação BOP 139 é preferivelmente abaixado em um cabo de içamento depois de o poço ter sido perfurado e o suspensor de revestimento 27 instalado. 0 condutor submarino de perfuração, juntamente com o BOP, terá sido removido da extremidade superior do alojamento de cabeça de poço interno 21 antes de abaixar o carretei de orientação BOP 139 no lugar. Alternativamente, o carretei de orientação BOP pode ser desenvolvido com o sistema de condutor submarino e BOP, sujeito às limitações de manuseio do aparelho. 0 carretei de orientação BOP 139 possui um soquete guia 143 que é montado em seu exterior em um ponto para alinhamento com o pino 137. Um funil 141 na extremidade inferior do carretei de orientação BOP 139 auxilia na orientação do carretei de orientação BOP 139 através do alojamento de cabeça de poço interno 21. 0 soquete 143 orientará o carretei de orientação BOP 139 para uma posição dependendo da orientação do braço 133 e do pino 137. Um ROV (não ilustrado) será utilizado para auxiliar o soquete guia 143 no alinhamento com o pino guia 137. 0 carretei de orientação BOP 139 possui uma pluralidade de grampos 145 que são energizados hidraulicamente para engatar um perfil externo no alojamento de cabeça de poço interno 21. 0 carretei de orientação BOP 139 também possui vedações (não ilustradas) que vedam seu orifício ao orifício 25 do alojamento de cabeça de poço 21. Uma fenda de orientação helicoidal 147 é localizada dentro do orifício do carretei de orientação BOP 139. A fenda 147 é posicionada de forma a ser engatada por um pino ou lingüeta coincidente na ferramenta de assentamento 111 (figura 6) para o suspensor de tubulação 31. Esse engate faz com que a ferramenta de assentamento 111 oriente o suspensor de tubulação 31 em uma orientação desejada com relação à orientação do braço 133.

Alternativamente, um pino acionado radialmente (operado através de meios mecânicos ou hidráulicos, utilizando um ROV) é montado dentro do carretei de orientação BOP, que engata com uma hélice na ferramenta de assentamento do suspensor de tubulação. Um exemplo de porque esse método alternativo pode ser utilizado, seria o uso de um suspensor de tubulação "fino" (tipicamente com um diâmetro externo nominal de 33,0-12,7/20,3cm) dentro de um sistema condutor submarino e BOP tradicional de 45,7-7,6/10,lcm, de forma que o "alcance" do pino/lingüeta da ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação seria incapaz de obstruir o espaço. A figura 10 é uma vista em perspectiva ilustrando o carretei de orientação BOP 139 em posição no alojamento de cabeça de poço interno 21, que não é ilustrado na figura 10 visto que está localizado dentro do orifício do carretei de orientação BOP 139. O carretei de orientação BOP 139 possui uma extremidade superior com um mandril 146. O condutor submarino de perfuração e BOP serão conectados ao perfil externo no mandril 146 depois que o carretei de orientação BOP 139 tiver sido conectado ao alojamento de cabeça de poço interno 21, a menos que o carretei de orientação BOP seja desdobrado através do sistema BOP e de condutor submarino.

Uma vez que o carretei de orientação BOP 139 orientou o suspensor de tubulação 31 (figura 1B) , o poço será tipicamente perfurado e testado. O suspensor de tubulação 31 deve ser orientado com relação ao braço 133 visto que a manga de orientação 44 (figura 3) do suspensor de tubulação 31 fornece a orientação final para a árvore 39, como ilustrado nas figuras IA e 1B. A árvore 39 possui um funil de árvore 148 que desliza através do alojamento de cabeça de poço interno 21 enquanto assenta. A válvula de vedação de segurança 67 da árvore 39 é conectada a um circuito de linha de escoamento 149 que avança em torno da árvore 39 para um conector de linha de escoamento 151 no lado oposto como ilustrado na figura 1B. O conector de linha de escoamento 151 conectará a uma linha de escoamento 153 que avança tipicamente a uma válvula de distribuição ou equipamento de processamento submarino.

Nessa modalidade, a linha de escoamento 153 é montada em um pino guia vertical ou mandril 155 que se alinha no funil guia 135 para se orientar à árvore 39. Outros tipos de conexões para o conector de linha de escoamento 151 também podem ser empregados. Conseqüentemente, a árvore é orientada de forma que seu conector de linha de escoamento 151 registre com a linha de escoamento 153.

Recuperação e Instalação de Tampão Depois que a árvore 39 é instalada, um tampão 159 (figura 12) deve ser removido de um perfil de tampão 157 localizado dentro do suspensor de tubulação 31, como ilustrado na figura 11. 0 tampão 159 mantém a pressão que está dentro da tubulação 33 depois que o carretei de orientação BOP 139 (figura 10) é removido e antes da instalação da árvore 39 (figura IA). O tampão 159 é convencional e possui uma ou mais vedações 161 que vedam dentro da passagem de produção 41 do suspensor de tubulação 31. O tampão 159 possui uma pluralidade de elementos de travamento 163 que moverão radialmente para fora entre uma posição retraída e uma estendida. Os elementos de travamento 163 engatam um chanfro coincidente no perfil 157.

Preferivelmente, ao invés da utilização do cabo de aço dentro de um condutor submarino de intervenção, como é típico, uma ferramenta de tampão desdobrada ROV 165 é utilizada. A ferramenta de tampão 165 não tem um condutor submarino se estendendo até a superfície, ao invés disso, é abaixada em um cabo de içamento. A ferramenta de tampão 165 possui um estabilizador hidráulico ou mecânico para engate pelo ROV. A ferramenta de tampão 165 assenta no topo do mandril da árvore 81. Uma vedação retida na ferramenta de tampão 165 engata um bolso no mandril 81 da árvore 39.

Quando suprido com pressão hidráulica ou movimento mecânico do ROV 169, um conector 171 engatará o mandril 81 da árvore 39. De forma similar, o conector 171 pode ser retraído por pressão hidráulica ou movimento mecânico suprido pelo ROV 169. A ferramenta de tampão 165 possui uma haste axialmente móvel 173 que é operada por pressão hidráulica suprida para um estabilizador hidráulico 174. Uma ferramenta de recuperação 175 é localizada na extremidade inferior da haste 173 para recuperar o tampão 159. De forma similar, uma ferramenta de assentamento 177 pode ser fixada à haste 173 para assentar o tampão 159 no caso de uma intervenção que exija a remoção da árvore 39. A ferramenta de assentamento 177 pode ser de uma variedade de tipos e para ilustração do princípio, é ilustrada conectada por pino de cisalhamento 17 9 ao tampão 159. Uma vez que os elementos de travamento 163 possuem um perfil engatado 157, um puxão ascendente na haste 173 faz com que o pino de cisalhamento 179 cisalhe, deixando o tampão 159 no lugar. A ferramenta de recuperação 175, ilustrada nas figuras 13 e 14, também pode ser de uma variedade de tipos convencionais. Nessa modalidade, a ferramenta de recuperação 175 possui um corpo 181 que insere parcialmente em um receptáculo 183 no tampão 159. Uma manga localizadora 185 no exterior do corpo 181 assentará no aro do receptáculo 183. Um coletor 187 é localizado dentro da manda localizadora 185 e se projeta abaixo de uma distância selecionada. Quando a manga localizadora 185 tiver assentado no aro do tampão 159, o coletor 187 será alinhado com um chanfro 189 dentro do tampão 159. 0 coletor 187 e a manga 185 são unidos a um pistão 191. 0 pistão 191 é suprido com fluido hidráulico do ROV 169 (figura 10) através de um dos estabilizadores 174.

Uma mola 193 é comprimida enquanto a ferramenta de recuperação 175 está na posição liberada, ilustrada na figura 13. A mola 193 empurra o pistão 191 para uma posição inferior. Quando a pressão hidráulica é aliviada na passagem 192, a mola 193 fará com que o corpo 181 se mova para cima para a posição ilustrada na figura 14. Nessa posição, uma parte de parede 194 do corpo 181 localizará diretamente de forma radial para dentro do coletor 187, impedindo que o coletor 187 desengate do perfil 189. Uma vez que a ferramenta de recuperação 175 é fixada ao tampão 159, o ROV 169 acionará um dos estabilizadores hidráulicos ou interfaces mecânicas 174 para fazer com que a haste 173 (figura 11) se mova para cima. 0 coletor 187 faz com que os grampos 163 sejam radialmente retraídos durante seu movimento ascendente à medida que o tampão 159 é desengatado. Uma vez que o tampão 159 está acima da válvula de árvore 65, a válvula de árvore 65 pode ser fechada, permitindo que todo o conjunto de ferramenta de tampão 165 seja recuperado para a superfície com um cabo de içamento.

Desenvolvimento de Campo A figura 16 ilustra de forma esquemática um método preferido para o desenvolvimento de um campo possuindo uma pluralidade de conjuntos de cabeça de poço espaçados proximamente 11. Esse método é particularmente útil em águas que sejam suficientemente profundas de forma que uma plataforma flutuante 195 deva ser utilizada. A plataforma 195 será mantida em posição através dos poços por vários meios convencionais, tal como impulsores ou amarrações. A plataforma 195 possui uma torre 197 com um guincho de perfuração 199 para perfurar e realizar determinadas operações nos poços. A plataforma 195 também possui um condutor submarino de perfuração 201 que é empregado para perfurar e revestir os poços. O condutor submarino de perfuração 201 é ilustrado conectado ao alojamento de alta pressão 21 de um conjunto de cabeça de poço 11. O condutor submarino de perfuração 201 possui uma válvula de segurança 203 dentro do mesmo. Na operação em particular ilustrada, uma coluna do tubo de perfuração 205 é ilustrada se estendendo através do condutor submarino 201 para dentro do poço. A plataforma 195 também possui preferivelmente um guindaste ou guincho de cabo de içamento 207 para desdobrar um cabo de içamento 209. O cabo de içamento 207 está localizado perto de um lado da plataforma 195 enquanto a torre 197 está normalmente localizada no centro.

Opcionalmente, o guincho de cabo de içamento 207 pode estar localizado em outra embarcação que tipicamente não teria uma torre 197. Na figura 14, uma árvore 39 é ilustrada sendo abaixada no cabo de içamento 209.

Operação de Perfuração e Completação Em operação, com referência à figura 8, o alojamento externo 13 juntamente com o anel 125 e o braço 133 são abaixados no mar. O alojamento externo 13 é localizado na extremidade superior do condutor 15, que é jogado para a terra para formar a primeira parte do poço. À medida que o condutor 15 se aproxima do leito do mar, todo o conjunto e o braço 133 serão assentados na posição desejada. Essa posição será selecionada com base em que maneira o campo deverá ser desenvolvido com relação a outros poços, válvulas de distribuição, equipamento de processamento submarino e similar. Uma vez que o condutor 15 foi jogado no lugar e depois no programa de construção submarina, o operador pode liberar os pinos de segurança 129 e girar o anel 125 para posicionar o braço 133 em uma orientação diferente. Esse reposicionamento subseqüente do braço 133 é realizado como necessário ou à medida que o desenvolvimento do campo necessite de mudança para otimizar os pontos de conexão para as pontes de linha de escoamento de poço. 0 operador então perfura o poço para uma profundidade maior e instala o revestimento 117, se tal revestimento estiver sendo utilizado. 0 revestimento 117 será cimentado no poço. 0 operador então perfura a uma profundidade maior e abaixa o revestimento 23 no poço. 0 revestimento 23 e o alojamento de cabeça de poço de alta pressão 21 são passados no tubo de perfuração e cimentados no lugar. Nenhuma orientação é necessária para o alojamento de cabeça de poço interno 21. 0 operador pode então realizar as mesmas etapas para dois ou três poços adjacentes pelo reposicionamento da plataforma de perfuração 195 (figura 15). 0 operador conecta o condutor submarino 201 (figura 15) ao alojamento de cabeça de poço interno 21 e perfura através do condutor submarino 201 até a profundidade total. O operador então instala o revestimento 29, que é suportado pelo suspensor de revestimento 27. Em alguns casos, uma coluna adicional de revestimento seria instalada com o poço sendo perfurado até uma profundidade ainda maior. O operador está então em posição para instalar o suspensor de tubulação 31 (figura 1B). Primeiro, o operador desconecta o condutor submarino de perfuração 201 (figura 15) e o BOP 203 e a suspende para fora para um lado do conjunto de cabeça de poço 11. O operador abaixa o carretei de orientação BOP 139 no cabo de içamento 209 através do alojamento de cabeça de poço interno 21, como ilustrado na figura 8. Com o auxilio de um ROV, o soquete 143 é posicionado de forma a se alinhar com o pino 137. O carretei de orientação BOP 139 é travado e vedado no alojamento de cabeça de poço interno 21. 0 carretei de orientação BOP 139 pode ter sido instalado previamente em um poço adjacente deixado temporariamente abandonado. 0 operador então fixa o condutor submarino de perfuração 201, incluindo o BOP 203 (figura 15) ao mandril 146 (figura 10) do carretei de orientação BOP 139. O operador abaixa a tubulação 33 e o suspensor de tubulação 31 através do condutor submarino de perfuração 201 na ferramenta de assentamento 111 (figura 6) , que é fixada a uma coluna de assentamento de suspensor de tubulação, que é um condutor submarino de diâmetro pequeno. Uma vez que a ferramenta de assentamento 111 é conectada ao suspensor de tubulação 31, o acionador 117' é preferivelmente golpeado de forma a mover o elemento de engate 109' para baixo, fazendo assim com que a manga seletiva 101 se mova para baixo. Isso abre a passagem do espaço anular de tubulação 83 para o fluxo ascendente ou descendente. A ferramenta de assentamento 111 possui um pino retrátil (não ilustrado) que engata a fenda guia do carretei de orientação BOP 147 (figura 8) , fazendo com que a mesma gire o suspensor de tubulação 31 para a posição desejada à medida que assenta dentro do suspensor de revestimento 27. Alternativamente, o pino montado no carretei de orientação BOP é acionado pelo ROV para engatar a ferramenta de assentamento do suspensor de tubulação.

Depois de o suspensor de tubulação 31 ter sido assentado, o operador pode testar a válvula de espaço anular 89 golpeando o acionador 117' para cima, desengatando o elemento de engate 109 da manga 101 como ilustrado na figura 6. A mola 115 empurra a manga 101 para a posição fechada superior. Nessa posição, a vedação de cabeçote de válvula 99 estará engatando o assento de manga 103, bloqueando o fluxo na direção ascendente ou descendente. Enquanto na posição superior, o anel fendido detentor 105 engata o chanfro 107, impedindo qualquer movimento descendente. O operador então aplica pressão de fluido à passagem 118' dentro da ferramenta de assentamento 111.

Isso pode ser feito fechando-se a válvula de segurança no condutor submarino de perfuração 201 no condutor submarino de diâmetro pequeno acima da ferramenta de assentamento 111. A extremidade superior da passagem 118' se comunica com um espaço anular que circunda o condutor submarino de diâmetro pequeno abaixo da válvula de segurança no condutor submarino de perfuração 201. Esse espaço anular também está em comunicação com um dentre a linha de ataque e a de descarga do condutor submarino de perfuração 201. O operador bombeia fluido descendentemente da linha de ataque e de descarga, que flui descendentemente pela passagem 118' e age contra a manga 101. O anel fendido 105 impede que a manga seletiva 101 se mova para baixo, permitindo que o operador determine se ou não as vedações 99 no cabeçote de válvula 97 estão vazando. O poço pode então ser perfurado e completado de uma forma convencional. Em uma técnica, isso é feito antes da instalação da árvore 39 abaixando-se uma pistola de perfuração (não ilustrada) através do condutor submarino de diâmetro pequeno no condutor submarino de perfuração 201 (figura 15) e através da tubulação 33. O condutor submarino de diâmetro menor pode incluir opcionalmente uma árvore de teste submarina que se estende através de um condutor submarino de perfuração.

Se desejado, o operador pode circular para fora o fluido pesado contido no poço antes da perfuração. Isso pode ser feito pela abertura da válvula do espaço anular de tubulação 89 golpeando o acionador 117' e o elemento de engate 109' para baixo. O elemento de engate 109' libera o anel fendido 105 do chanfro 107 e empurra a manga 101 para baixo para a posição aberta da figura 7. Um orifício tal como uma manga deslizante (não ilustrada) na extremidade inferior de tubulação 33 é convencionalmente aberta e válvula de segurança no condutor submarino de perfuração 201 está fechada em torno da coluna de assentamento de suspensor de tubulação. O operador pode circular para baixo a coluna de assentamento e a tubulação 33, com o fluxo retornando para cima pelo espaço anular de tubulação 85 para dentro do condutor submarino 201 e até uma linha de ataque e de descarga. A circulação reversa também podería ser realizada.

Depois da perfuração e do teste, o operador assentará o tampão 159 (figura 2) no perfil 157 (figura 11) na passagem de produção de suspensor de tubulação 32. A válvula do espaço anular de tubulação 89 é fechada para a posição da figura 6 golpeando-se o acionador 117' para cima, fazendo com que a mola 115 mova a manga 101 para cima. O operador então recupera a ferramenta de assentamento 111 na coluna de assentamento através da válvula de segurança e do condutor submarino de perfuração 201. A válvula de segurança embutida (não ilustrada) na tubulação 33 está acima das perfurações e está preferivelmente fechada para fornecer uma primeira barreira de pressão; o tampão 159 na passagem de produção de suspensor de tubulação 32 fornecendo uma segunda barreira de pressão. O espaço anular de tubulação 85 normalmente não teria qualquer pressão, e a válvula do espaço anular de tubulação 89 fornece uma segunda barreira (temporária) em adição às barreiras primárias à pressão do poço, essas sendo a tubulação de produção propriamente dita e o obturador ("packer") de produção no sistema de completação de tubulação. 0 operador então recupera a ferramenta de assentamento 111 (figura 6) no condutor submarino de diâmetro pequeno. 0 operador libera o condutor submarino de perfuração 201 e o BOP 203 do carretei de orientação BOP 139 (figura 8) e recupera o carretei de orientação BOP 139 no cabo de içamento 209 (figura 15), ou desdobra o carretei de orientação BOP 139 em um poço adjacente. O operador pode então deslizar a plataforma 195 de forma seqüencial através de outros poços para realizar as mesmas funções com o carretei de orientação BOP 139 e o condutor submarino de perfuração 201 para um poço diferente. Uma vez que a tubulação 29 foi passada e perfurada em um poço em particular, não existe mais necessidade de um condutor submarino 201 ou torre de perfuração 197 (figura 15) nesse local. Apesar da plataforma 195 poder ter sido deslizada para fora do alinhamento com o poço em particular (como um exemplo, para continuar as operações em um local de poço adjacente), um ROV pode guiar o cabo de içamento 209 para baixo para engatar o carretei de orientação BOP 139 a fim de permitir a recuperação para a superfície ou outro movimento para ainda outro poço adjacente, dentro de uma proximidade de intervenção. O operador está agora em posição de manobrar a árvore 39 no cabo de içamento 209 (figura 15). A árvore 39 orienta para a posição desejada pelo engate final dos elementos de orientação 44 e 46 (figura 3). Isso posiciona o conector de árvore 151 em alinhamento com o conector da linha de escoamento 153, se o mesmo já tiver sido instalado, ou pelo menos em alinhamento com o soquete 127. O conector de linha de escoamento 153 podería ser instalado depois da instalação da árvore 39, ou muito antes, mesmo antes da manobra do alojamento de cabeça de poço de alta pressão 21. À medida que a árvore 39 assenta no alojamento de cabeça de poço 21, sua extremidade inferior será movida para dentro do orifício 25 do alojamento de cabeça de poço 21, e o tubo isolante 43 irá se alinhar na passagem de produção 32 do suspensor de tubulação 31. Enquanto está sendo abaixado, o elemento de orientação 44 engata a manga de orientação 46 para orientar adequadamente a árvore 39 com relação ao suspensor de tubulação 31. Uma vez assentado, o operador supre pressão de fluido hidráulico para a manga de carne 55, fazendo com que os grampos 53 empurrem o elemento de travamento 51 (figura 2) para a posição engatada externa com o perfil 35. 0 conector de linha de escoamento 151 (figura 1B) da árvore 39 se alinha com o conector de linha de escoamento 153, e a passagem do espaço anular de tubulação (não ilustrada) na árvore 39 é conectada a uma válvula de distribuição ou uma instalação relacionada.

Com referência às figuras 11 a 13, em uma técnica preferida, com o cabo de içamento 209 (figura 15) e a assistência do ROV 169, o operador conecta a ferramenta de tampão 165 ao mandril da árvore 81 e remove o tampão 159 no suspensor de tubulação 31 com a ferramenta de recuperação 175. A válvula da árvore 65 é fechada uma vez que o tampão 159 está acima da mesma. A ferramenta de tampão 165 pode ser recuperada e uma tampa de árvore instalada, tipicamente utilizando-se um ROV 169. A árvore 39 deve estar pronta para produção.

Com referência à figura 5, durante a produção, a válvula do espaço anular de tubulação 89 pode permanecer fechada, mas é tipicamente mantida aberta para o monitoramento da pressão no espaço anular de tubulação 85.

Se a válvula do espaço anular de tubulação 89 estiver fechada, a mesma pode ser aberta a qualquer momento pelo movimento do acionador 117 (figura 5) da árvore 39 para baixo. Qualquer pressão dentro do espaço anular de tubulação 85 é comunicada através da passagem do espaço anular de tubulação 118 na árvore 39 e para uma instalação de monitoramento e sangria.

Para uma operação de intervenção que não envolve a tração da tubulação 33, um condutor submarino leve com uma válvula de distribuição pode ser fixado ao mandril da árvore 81. Um cabo de alimentação conectaria tipicamente a passagem do espaço anular de tubulação na árvore 39 para a embarcação de superfície. As ferramentas de cabo de aço podem ser abaixadas através do condutor submarino, da passagem da árvore 41 e da tubulação 33. 0 poço pode ser controlado movendo-se o acionador 117 (figura 5) para baixo para abrir a válvula do espaço anular de tubulação 89. A circulação pode ser feita pelo bombeamento do condutor submarino para baixo, através da tubulação 33, e de um orifício inferior na tubulação 33 para o anel da tubulação 85. 0 fluido retorna através da passagem do espaço anular de tubulação 83 e da passagem 118 na árvore 39 para o cabo de alimentação.

Para operações de intervenção que exigem a tração da tubulação 33, a árvore 39 deve ser removida do alojamento da cabeça do poço 21. Um condutor submarino leve não seria necessário se o tampão do suspensor da tubulação 159 (figura 12) for reconfigurado no perfil 157 do suspensor da tubulação 31 com a ferramenta de tampão 165 (figura 11). 0 operador instala a ferramenta de tampão 165 utilizando o cabo de içamento 209 (figura 15) e o ROV 169. O tampão 159 é fixado à haste 173 e à ferramenta de recuperação 177 e abaixado no perfil 157. Uma vez que os elementos de travamento 163 travam no perfil 157, a ferramenta de recuperação 177 é liberada do tampão 159. A válvula de segurança embutida na tubulação 33 será tipicamente fechada durante essa operação. A árvore 39 é recuperada no cabo de içamento 209 com a assistência do ROV 169. Então, o condutor submarino de perfuração 201 (figura 15) é abaixado em engate com o alojamento de cabeça de poço interno 21. O operador recupera a tubulação 33 e realiza a intervenção de uma forma convencional.

Modalidade Alternativa A figura 16 ilustra uma modalidade alternativa para as partes de conector interno de uma árvore 210. A árvore 210 é igual à árvore 39, a não ser por seu mecanismo de conexão. A árvore 210 possui uma pluralidade de grampos 211 que se movem radialmente para dentro e para fora entre as posições retraída e estendida. Os grampos 211 engatam um perfil interno 213 localizado dentro do orifício do alojamento da cabeça de poço 214. Um carne 215, quando movido axialmente para cima, faz com que os grampos 211 se movam radialmente para fora. O carne 215 é preso a uma pluralidade de hastes 217. As hastes 217 avançam para um pistão anular 219, ou a uma pluralidade de cilindros hidráulicos montados externamente. O pistão 219 possui uma câmara de travamento 22 que faz com que o mesmo se mova para cima quando suprido com pressão de fluido hidráulico, movendo o carne 215 para a posição superior. O pistão 219 também possui uma câmara de destravamento 223. Quando suprido com pressão de fluido hidráulico, a pressão na câmara de destravamento 223 força o pistão 219 para baixo para liberar os grampos 211 para retração. Preferivelmente, o afunilamento entre o carne 215 e os grampos 211 está em um afunilamento de travamento de forma que o carne 215 não será movido para baixo se a pressão hidráulica falhar.

Pontes de Linha de Escoamento A figura 17 ilustra a árvore 39 instalada, a árvore 39 possuindo tipicamente um conjunto de controle 225 montado na mesma para controlar várias válvulas (não ilustradas) montadas na árvore. Alternativamente, o controle das várias válvulas pode ser manuseado em um centro de controle separado da árvore 39. As válvulas controlam o fluxo de fluidos dentro e a partir da árvore 39. 0 acoplamento de linha de escoamento 153 é alinhado em posição para coincidir com o acoplamento de árvore 151. Os acoplamentos 153, 151 podem ser de uma variedade de tipos incluindo coletor, prendedor, flange ou outros tipos. 0 acoplamento de linha de escoamento 153 é montado em uma extremidade de uma ponte de linha de escoamento 226. 0 conector de linha de escoamento de árvore 151 terá sido orientado anteriormente em uma direção desejada como discutido com relação às figuras 8 e 9. 0 mandril 155 se estende a partir do acoplamento de linha de escoamento 153 para recepção dentro do soquete 135. 0 mandril 155 posiciona o acoplamento de linha de escoamento 153 em alinhamento com o acoplamento de árvore 151 quando a ponte 22 6 é abaixada no mar a partir da superfície. Como ilustrado também na figura 18, um mecanismo de articulação 226 conecta o acoplamento de linha de escoamento 153 e o mandril 155 à ponte de linha de escoamento 226. 0 mecanismo de articulação 227 permite que a ponte de linha de escoamento 22 6 mova para uma posição paralela ao mandril 155, como ilustrado pelas linhas pontilhadas. Na posição conectada, o acoplamento 153 está a 90° com relação ao mandril 155. O mecanismo de articulação 227 pode ser de uma variedade de tipos, e nessa modalidade, o mecanismo de articulação 227 compreende uma forquilha e um par de pinos 229 que giram dentro dos furos na forquilha.

Com referência à figura 19, a ponte de linha de escoamento 22 6 pode ser um único conduto integral ou um número de seções presas juntas, tal como por roscas, extremidades flangeadas, ou solda. A ponte de linha de escoamento 226 pode ser de aço de carbono juntamente com um número de outras ligas tal como titânio e cromo. A ponte de linha de escoamento 226 também pode ser formada pelo menos parcialmente de materiais compostos tal como fibra em uma resina. A ponte de linha de escoamento 226 pode ser dobrada previamente em uma configuração arqueada ou pode ser suficientemente flexível para curvar em uma configuração arqueada quando abaixada. Adicionalmente, a ponte de linha de escoamento 22 6 pode ser formada a partir de tubos flexíveis que são feitos de múltiplos componentes articulados que flexionam com relação um ao outro. A ponte de linha de escoamento 22 6 pode ter uma única passagem através da mesma ou múltiplas passagens. A ponte de linha de escoamento 226 também possui pelo menos uma parte que é flutuante. Nessa modalidade, uma pluralidade de segmentos flutuantes curtos 231 são fixados através da ponte de linha de escoamento 226, formando uma jaqueta flutuante. Como ilustrado na figura 19, os segmentos 231 não precisam se estender por todo o comprimento da ponte de linha de escoamento 226. No entanto, os mesmos devem se estender o suficiente para fazer com que a seção central arqueada flutue em um plano vertical. Se não for dobrado previamente em um formato arqueado, o comprimento da ponte de linha de escoamento 226 com relação a seu diâmetro fará com que uma parte flexione para um formato arqueado devido à flutuabilidade mesmo se o conduto da ponte de linha de escoamento 226 for de aço. A flexibilidade da ponte de linha de escoamento 226 é preferivelmente suficiente para evitar qualquer deformação permanente devido à flutuabilidade dos elementos flutuantes 231. A flutuabilidade deve ser adequada para fornecer flutuabilidade para a parte arqueada da ponte 226 se preenchida com água, hidrocarboneto líquido ou gás.

Segmentos 231 podem servir como restritores de dobra para impedir a dobra excessiva do conduto da ponte de linha de escoamento 226.

Um conector vertical 233 é localizado no conector de extremidade oposta 153. Os conectores 233 e 153 possuem preferivelmente uma flutuabilidade negativa para facilitar a instalação. 0 conector 233, como o conector 153, pode ser de uma variedade de tipos. Quando a ponte da linha de escoamento 226 é instalada, uma parte se estendendo a partir do conector 153 estará horizontal e uma parte se estendendo a partir do conector vertical 233 estará vertical. Os elementos flutuantes 231 fazem com que o conector vertical adjacente à parte curva 233 se estenda para cima dentro de um plano vertical. A combinação da parte horizontal e da parte arqueada através do comprimento da ponte 226 pode ser chamada de uma onda preguiçosa ("lazy wave").

As figuras 20 a 27 ilustram um método para conexão do conjunto de cabeça de poço 11 a um segundo componente, que nesse caso é uma válvula de distribuição submarina 235. O mesmo método podería ser utilizado para conectar a válvula de distribuição 235 a outros componentes submarinos, tal como uma unidade de processamento de fluido submarina. O segundo componente 235 também podería ser outra linha de escoamento, ou uma configuração em cadeia para outro poço. A válvula de distribuição 235 recebe o fluxo de um número de poços submarinos e direciona esse fluxo para um equipamento de processamento adicional. O segundo componente 235 podería incluir tal equipamento normalmente montado na árvore 39 (figura IA) , tal como um regulador de pressão ("choke"), uma válvula de isolamento de fluxo de produção/injeção, medidores de fluxo de múltiplas fases, monitoramento de erosão, monitoramento de corrosão e monitoramento de temperatura e pressão. A conexão da ponte de linha de escoamento 226 ao conjunto de cabeça de poço submarino 11 podería ocorrer a qualquer momento depois da manobra do alojamento de cabeça de poço de baixa pressão 13. 0 comprimento da ponte 22 6 é maior do que a distância horizontal entre o conjunto de cabeça de poço 11 e a válvula de distribuição 235. 0 comprimento adicional é suficiente para a configuração de onda preguiçosa ilustrada nas figuras 19 e 27, no entanto a configuração precisa e o comprimento adicional da ponte 226 através da distância horizontal real não é crítica. As distâncias entre o conjunto de cabeça de poço 11 e a válvula de distribuição 235 poderíam variar e podem ser tipicamente tão curtas quanto 30 metros e tão longas quanto vários quilômetros.

Como ilustrado na figura 20, o cabo de içamento 20 9 é preso a uma das extremidades da ponte da linha de escoamento 226. Nessa modalidade, é ilustrado preso ao segundo conector 233. A flutuabilidade negativa do primeiro conector 153 fez com que se assuma uma elevação inferior do que qualquer outra parte da ponte 23 enquanto está sendo abaixado. Além disso, a flutuabilidade negativa faz com que o mandril 155 articule para uma orientação paralela com a ponte de linha de escoamento 22 6. A ponte de linha de escoamento 226 é essencialmente reta e vertical nas posições das figuras 20 a 23.

Na figura 21, o mandril 155 (figura 17) é ilustrado em alinhamento no soquete 135 enquanto o cabo de içamento 209 ainda está fixado. Câmeras remotas podem ser utilizadas para guiar o mandril 155 para dentro do soquete 135. Com referência à figura 22, enquanto a ponte de linha de escoamento 226 ainda está vertical, um ROV 237 é ilustrado opcionalmente fixando uma linha de tração 239 ao conector vertical 233. Como ilustrado na figura 23, o ROV 237 desenrola a linha de tração 239 e assenta na válvula de distribuição 237. 0 cabo de içamento 209 ainda mantém a ponte de linha de escoamento 226 na orientação vertical na figura 23. Então, como ilustrado na figura 24, o ROV 237 enrola a linha de tração 239, fazendo com que o segundo conector 233 se aproxime da válvula de distribuição 235, com a orientação lateral onde necessário. Mecanismo de articulação 227 (figura 18) permite que o primeiro conector 153 e uma parte da ponte de linha de escoamento 22 6 se movam para uma posição horizontal. A figura 25 ilustra o ROV 237 conectando o segundo conector 233 a um mandril adequado na válvula de distribuição 235. Subseqüentemente, como ilustrado na figura 2 6, o ROV 237 se move em engate com o primeiro conector 153. O ROV 237 realiza o acionamento para fazer com que o primeiro conector 153 engate de forma vedada e segura ao acoplamento de árvore 151 (figura IA). A figura 27 ilustra a ponte de linha de escoamento 226 na posição desejada, com o cabo de içamento 209 removido e sendo recuperado além do ROV 237. Os elementos flutuantes 231 (figura 19) fazem com que a parte arqueada da ponte de linha de escoamento 226 flutue em um plano vertical depois da instalação.

Na modalidade da figura 28, a ponte de linha de escoamento 241 pode ser construída da mesma forma que a ponte de linha de escoamento 226 (figura 19) . Pode conter uma jaqueta flutuante (não ilustrada) por todo o seu comprimento ou uma parte do mesmo. Ambos os conectores 243, 245 são tipos verticais tal como o conector 233 (figura 19).

Conseqüentemente, a flutuabilidade da ponte de linha de escoamento 241 faz com que a configuração arqueada única flutue em um plano vertical depois da instalação. A invenção apresenta vantagens significativas. 0 sistema de orientação permite que o operador mude a direção do conector de linha de escoamento até o ponto que o suspensor de tubulação deva ser manobrado. A rotação do conector de linha de escoamento para uma nova direção pode ser prontamente realizada. Uma vez girado, o carretei de orientação BOP orientará automaticamente para a nova direção. Isso garante que o suspensor de tubulação também seja orientado para a nova direção.

Enquanto a invenção foi ilustrada em apenas algumas de suas formas, deve ser aparente aos versados na técnica que a mesma não está tão limitada, mas é suscetível a várias mudanças sem se distanciar do escopo da invenção.

Claims

1. Método para perfurar e completar um poço submarino (11), compreendendo: a) conectar um condutor submarino de perfuração (201) a um alojamento de cabeça de poço (21) e assentar o alojamento de cabeça de poço (21) em uma cabeça de poço de suporte que possui um elemento de orientação externo previamente instalado em uma orientação desejada; b) perfurar e revestir um poço através do alojamento de cabeça de poço (21); c) desconectar o condutor submarino de perfuração (201) do alojamento da cabeça do poço (21) após o revestimento ter sido instalado; o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: d) assentar um carretei de orientação BOP (139) no alojamento de cabeça de poço (21), o carretei de orientação BOP (139) possuindo um elemento de orientação externo (143) que registra o mesmo para o elemento de orientação externo na cabeça de poço de suporte, o carretei de orientação BOP (139) possuindo um elemento de orientação interno (141); e) conectar o condutor submarino de perfuração (201) ao carretei de orientação BOP (139); e f) fornecer um suspensor de tubulação (31) com um elemento de orientação (44), conectar o suspensor de tubulação (31) a uma coluna de tubulação (33), manobrar o suspensor de tubulação (31) através do condutor submarino de perfuração (201) e do carretei de orientação BOP (139) e orientar o suspensor de tubulação (31) através do elemento de orientação interno no carretei de orientação BOP (139); g) fornecer uma árvore de produção (39) com um elemento de orientação (46) em uma extremidade inferior; e h) remover o carretei de orientação BOP (139) do alojamento de cabeça de poço (21), abaixar a árvore de produção (39) no alojamento de cabeça de poço (21) e engatar o elemento de orientação (46) da árvore de produção (39) com o elemento de orientação (44) do suspensor de tubulação (31) para girar a árvore (39) para uma orientação desej ada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a árvore (39) é baixada na cabeça de poço com um cabo de içamento (209).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: conectar a árvore (39) através de uma ponte de linha de escoamento a um equipamento submarino adicional, a ponte de linha de escoamento possuindo uma parte com uma configuração curva, a flutuabilidade fazendo com que a parte de configuração curva flutue em um plano vertical após a instalação.

4. Método para perfurar e completar um poço submarino, compreendendo: a) fornecer um alojamento de cabeça de poço externo (13) com um elemento localizador externo e instalar o alojamento de cabeça de poço externo (13) em uma extremidade superior de um poço e com o elemento localizador em uma orientação desejada; b) assentar um alojamento de cabeça de poço interno (21) no alojamento de cabeça de poço externo (13); c) perfurar e revestir o poço através do alojamento de cabeça de poço interno (21); d) então, se desejado, reorientar o elemento localizador no alojamento de cabeça de poço externo (13); o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: e) fornecer um carretei de orientação BOP (139) que possui um elemento de orientação externo (143) e um elemento de orientação interno (141); f) abaixar o carretei de orientação BOP (139) no alojamento de cabeça de poço interno (21) e engatar o elemento de orientação externo (143) com o elemento localizador para girar e orientar o carretei de orientação BOP (139); então g) conectar um condutor submarino de perfuração (201) ao carretei de orientação BOP (139); h) fornecer um suspensor de tubulação (31) com um elemento de orientação (44) em sua extremidade superior, manobrar o suspensor de tubulação (31) através do carretei de orientação BOP (139), o elemento de orientação (44) interno fazendo com que o suspensor de tubulação (31) gire e se oriente à medida que o suspensor de tubulação (31) assenta no alojamento de cabeça de poço (21); então i) desconectar o carretei de orientação BOP (139) e o condutor submarino de perfuração (201) do alojamento de cabeça de poço interno (21); e j) fornecer uma árvore de produção (39) com um elemento de orientação (46) em uma extremidade inferior, abaixar a árvore de produção (39) no alojamento de cabeça de poço interno (21), e engatar o elemento de orientação (46) da árvore de produção (39) com o elemento de orientação (44) do suspensor de tubulação (31) para girar a árvore (39) para uma orientação desejada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente: montar um suporte de conector de linha de escoamento (153) no alojamento de cabeça de poço externo (13) , o suporte orientando em uma orientação desejada na etapa (a); montar um conector de linha de escoamento (153) na árvore (39), que é orientado em alinhamento com o suporte na etapa (j); assentar uma ponte de linha de escoamento no suporte; e conectar subsequentemente o conector de linha de escoamento (153) à ponte de linha de escoamento após a etapa (j).

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) é realizada através do condutor submarino de perfuração (201), o método compreendendo adicionalmente desconectar o condutor submarino de perfuração (201) antes da instalação do carretei de orientação BOP (139).

7. Conjunto de poço submarino (11), caracterizado por compreender: um alojamento de cabeça de poço (21); um carretei de orientação BOP (139) montado no alojamento de cabeça de poço (21) em uma orientação desejada, o carretei de orientação BOP (139) possuindo um elemento de orientação interno (141); um suspensor de tubulação (31) assentado no alojamento de cabeça de poço (21), o suspensor de tubulação (31) sendo orientado em uma orientação desejada pelo elemento de orientação interno (141) do carretei de orientação BOP (139) enquanto assenta; um elemento de orientação (44) conectado a uma extremidade superior do suspensor de tubulação (31); e uma árvore (39) possuindo um elemento de orientação (46) em uma extremidade inferior que engata o elemento de orientação (44) do suspensor de tubulação (31) enquanto a árvore (39) está assentando no alojamento de cabeça de poço (21) , fazendo com que a árvore (39) gire para uma orientação desejada.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os elementos de orientação (44, 46) compreendem mangas coincidentes possuindo contornos cônicos ou helicoidais coincidentes.

9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conector de linha de escoamento (153) montado na árvore (39) para girar com a árvore para a orientação desejada.

10. Conjunto de poço submarino (11), compreendendo: um alojamento de cabeça de poço de baixa pressão (13) em uma extremidade superior de um poço; um elemento localizador e um suporte de linha de escoamento montados no alojamento de cabeça de poço de baixa pressão (13); um alojamento de cabeça de poço de alta pressão (21) assentado no alojamento de cabeça de poço de baixa pressão (13); o conjunto sendo caracterizado por compreender: um carretei de orientação BOP (139) que é montado em uma extremidade superior do alojamento de cabeça de poço de alta pressão (21); um elemento de orientação externo (143) e um elemento de orientação interno (141) no carretei de orientação BOP (139), o elemento de orientação externo (143) engatando o elemento localizador para registrar a orientação do carretei de orientação BOP enquanto o carretei de orientação BOP (139) assenta no alojamento de cabeça de poço de alta pressão (21); um suspensor de tubulação (31) possuindo um elemento de orientação (44) em sua extremidade superior; uma ferramenta de assentamento (111) de suspensor de tubulação conectada ao suspensor de tubulação (31), a ferramenta de assentamento de suspensor de tubulação engatando o elemento de orientação interno (141) do carretei de orientação BOP (139) para fazer com que o suspensor de tubulação (31) gire e se oriente enquanto assenta no alojamento de cabeça de poço de alta pressão (21) ; e uma árvore de produção (39) possuindo um conector de linha de escoamento (153) e um elemento de orientação (46) em uma extremidade inferior para engatar o elemento de orientação (44) do suspensor de tubulação (31) para girar a árvore (39) e o conector de linha de escoamento (153) para uma orientação desejada em alinhamento com o suporte de linha de escoamento.

11. Conjunto de poço submarino, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um anel (125) montado no alojamento de cabeça de poço de baixa pressão (13) no qual o elemento localizador e o suporte de linha de escoamento são montados permitindo a rotação seletiva do elemento localizador e do suporte de linha de escoamento com relação ao alojamento de cabeça de poço de baixa pressão (13).