BR102012008750A2 - bloqueador de tubo e método para bloqueio de uma extremidade de um tubo submarino - Google Patents
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Abstract
bloqueador de tubo e método para bloqueio de uma extremidade de um tubo submarino trata-se de um aparelho para o bloqueio ou tamponamento de uma extremidade de tubo (39). o aparelho inclui um corpo tubular (13) que define uma cavidade central (17) que tem uma entrada (19), uma saida (23) e um eixo geométrico (15). o aparelho também inclui uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos (33) montados a uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular (13) no interior da cavidade central (17), sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) são rígidos (35) e alguns dos anéis bloqueadores (33) são complacentes (37). os anéis bloqueadores (33) são adaptados para vedar uma extremidade de tubo (39) inserido no interior da cavidade central (17). os anéis bloqueadores rígidos (35) têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central (17), e os anéis bloqueadores complacentes (37) têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos (35) e são adaptados para vedar em torno de um exterior do tubo (39) quando inseridos a partir da entrada (19).
Description
“BLOQUEADOR DE TUBO E MÉTODO PARA BLOQUEIO DE UMA EXTREMIDADE DE UM TUBO SUBMARINO” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, em geral, ao tamponamento ou bloqueio de uma extremidade de tubo e, em particular, ao tamponamento de um riser submarino danificado.
Antecedentes da Invenção [002] Em operações de perfuração submarinas, operadores de perfuração em geral dispõem veículos de operação remota (ROVs) na cabeça de poço em situações emergenciais para permitir que dispositivos projetados para tamponar, cortar ou conter o fluxo de hidrocarbonetos de um poço. Em alguns exemplos, um veículo de operação remota ativará uma válvula de segurança (BOP) projetada para vedar o fluxo de hidrocarbonetos a partir da cabeça de poço. Ativar uma BOP engatará gavetas no interior da BOP que fecham ao estrangulamento ou, senão, desativam a cabeça de poço de maneira a limitar significativamente a capacidade dos operadores de continuar o uso da cabeça de poço. Portanto, há uma necessidade de um aparelho para tamponar, cortar ou conter o fluxo de hidrocarbonetos a partir de uma cabeça de poço sem limitar a capacidade dos operadores de continuarem a usar a cabeça de poço.
[003] Uma tentativa da parte dos operadores de perfuração de segunda via de conter o fluxo de hidrocarbonetos de uma cabeça de poço em situações emergenciais envolve um domo de contenção ou "Cabeçote". O uso de um domo de contenção envolve rebaixar um dispositivo grande sobre a cabeça de poço para conter o fluxo dos hidrocarbonetos. Trabalhadores da área de petróleo fixam tubos de riser ao domo de contenção para remover os hidrocarbonetos coletados no interior do domo de contenção. Dessa maneira, o domo de contenção captura hidrocarbonetos de uma cabeça de poço para o transporte a vasos de superfície. Entretanto, o uso nas profundidades de alguns sítios de perfuração em águas profundas leva à formação de cristais de hidrato de metano no interior do domo de contenção. Esses cristais de hidrato de metano bloqueiam as aberturas que os trabalhadores da indústria petrolífera usam para remover os hidrocarbonetos do domo de contenção, evitando a captura de hidrocarbonetos.
[004] Os operadores podem simplesmente tentar colocar um tampão que tenha um peso suficiente para superar a pressão dos fluidos de furo de poço no topo da cabeça de poço. Entretanto, em muitas situações, o riser de furo de poço não tem uma superfície adequada para o tampão, e os fluidos de furo de poço podem fluir a uma pressão alta demais para ser superada pelo peso do tampão. Em alguns exemplos, os operadores podem tentar soldar um flange sobre a extremidade de tubo para bloquear a passagem do tubo. Entretanto, devido às condições de operação em muitas cabeças de poço submarinas e as pressões dos fluidos de furo de poço, soldar um flange à extremidade de tubo não é sempre possível. Portanto, há uma necessidade de um aparelho para auxiliar o bloqueio ou captura de hidrocarbonetos de uma cabeça de poço localizada a uma grande profundidade sem contar com o peso ou com a capacidade de operadores de soldar submarino.
[005] Operadores da indústria petrolífera engatam, às vezes, um método chamado "top kill" para tamponar ou cortar o fluxo de hidrocarbonetos a partir de uma cabeça de poço em situações emergenciais. Nesse procedimento, os trabalhadores da indústria petrolífera conectam o tubo de perfuração à BOP através de um tubo de distribuição. Os trabalhadores da indústria petrolífera bombeiam, então, lama de perfuração para o interior do poço em quantidades suficientes para diminuir a velocidade e, então, parar a passagem de hidrocarbonetos a partir da cabeça de poço. Uma vez que a lama de perfuração alcança quantidades suficientes para superar a pressão do reservatório na cabeça de poço, o fluxo de hidrocarboneto para, e trabalhadores da indústria petrolífera usam cimento para vedar o poço. Em casos em que a lama de perfuração sozinha não é o suficiente para parar o fluxo de hidrocarboneto, trabalhadores da indústria petrolífera utilizarão um "junk shof. Um junk shot envolve bombear materiais de uma natureza mais sólida junto com mais lama de perfuração na cabeça de poço em um esforço para bloquear ou tampar o fluxo de hidrocarbonetos. Muito similar ao uso de uma BOP, top kill e junk shots param efetivamente qualquer uso adicional da cabeça de poço para a produção de hidrocarbonetos. Ademais, muitas vezes junk shots não são eficazes, não conseguindo parar o fluxo de fluidos a partir da cabeça de poço. Portanto, há uma necessidade de um aparelho que possa parar o fluxo de hidrocarboneto a partir de uma cabeça de poço sem limitar o uso adicional do poço ou confiar em junk shots ineficazes.
[006] Outros métodos que operadores usam para conter o fluxo de hidrocarbonetos de uma cabeça de poço em situações emergenciais envolve cortar a extremidade de um riser inferior e tamponar a cabeça de poço com um Conector Inferior do Condutor Submarino (LMRP) modificado. Esse método, similar ao domo de contenção, tenta direcionar o fluxo de hidrocarbonetos para um vaso de contenção submarino a partir do qual os trabalhadores da indústria petrolífera bombeiam os hidrocarbonetos para ação adicional. Diferente do domo de contenção, o LMRP não tenta coletar e conter todos os hidrocarbonetos da cabeça de poço. Portanto, mesmo quando usado, todo o fluxo de hidrocarboneto não é parada ou contido. O LMRP também faz o tamponamento completo do poço mais difícil ao cisalhar a linha do riser. O cisalhamento da linha do riser remove quaisquer bloqueios do trajeto do hidrocarboneto que diminuiu a taxa de fluxo de hidrocarboneto, tornando, portanto, mais difícil tamponar futuramente ou conter o poço completamente. Ocasionalmente, o cisalhamento da extremidade de um riser inferior é necessário para realizar outras operações na cabeça de poço. Portanto, há uma necessidade por um aparelho que possa tamponar, cortar ou conter o fluxo de hidrocarbonetos em que um riser foi cisalhado por outros motivos.
Descrição da Invenção [007] Esses e outros problemas são, em geral, solucionados ou contornados, e vantagens técnicas são, em geral, alcançadas, por realizações preferidas da presente invenção que fornecem um bloqueador de tubo danificado, e um método para uso do mesmo.
[008] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um bloqueador de tubo para o bloqueio de um tubo é apresentado. O bloqueador de tubo inclui um corpo tubular que define uma cavidade central que tem uma entrada, uma saída, e um eixo geométrico. O bloqueador de tubo também inclui uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos montados a uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular no interior da cavidade, sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores são rígidos e alguns dos anéis bloqueadores são flexíveis. Os anéis bloqueadores são adaptados para vedar a uma extremidade de tubo inserida no interior da cavidade central. Os anéis bloqueadores rígidos têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central, e os anéis de bloqueio flexíveis têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos e são adaptados para vedar em volta de um exterior do tubo quando inseridos a partir da entrada.
[009] De acordo com outra realização da presente invenção, um sistema para bloqueio fluxo de fluido a partir de um tubo danificado é apresentado. O sistema inclui um corpo tubular que define uma cavidade central que tem uma entrada, uma saída, e um eixo geométrico. O sistema também inclui uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos montados em uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular no interior da cavidade, sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores são rígidos e alguns dos anéis bloqueadores são flexíveis. Os anéis bloqueadores são adaptados para vedar a uma extremidade de tubo inserida no interior da cavidade central. Os anéis bloqueadores rígidos têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central. Os anéis bloqueadores flexíveis têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos e são adaptados para vedar em volta de um exterior do tubo quando inseridos a partir da entrada. Os anéis bloqueadores são presos ao corpo tubular de modo que um diâmetro externo de cada anel bloqueador, onde o anel bloqueador prende ao corpo tubular, seja axialmente inferior que o diâmetro interno do anel bloqueador. O diâmetro externo de cada anel bloqueador rígido é preso ao diâmetro interno da cavidade, e os anéis bloqueadores rígidos alternam com os anéis bloqueadores flexíveis.
[01 Oj De acordo com ainda outra realização da presente invenção, um método para o bloqueio de uma extremidade de um tubo submarino é apresentado. O método compreende fornecer um bloqueador de tubo. O bloqueador de tubo inclui um corpo tubular que define uma cavidade central que tem uma entrada, uma saída, e um eixo geométrico. O bloqueador de tubo também inclui uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos montados a uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular no interior da cavidade, sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores são rígidos e alguns dos anéis bloqueadores são flexíveis. Os anéis bloqueadores são adaptados para vedar a uma extremidade de tubo inserida no interior da cavidade central. Os anéis bloqueadores rígidos têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central, e os anéis de bloqueio flexíveis têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos e são adaptados para vedar em volta de um exterior do tubo quando inseridos a partir da entrada. O método continua ao inserir o bloqueador de tubo através da extremidade de tubo, levando os anéis bloqueadores flexíveis para vedar um diâmetro externo do tubo. A seguir, o método permite que o fluido do tubo entre em um espaço anular entre o tubo e um diâmetro interno da cavidade para agir contra uma superfície superior do anel bloqueador flexível mais superior.
[011] Uma vantagem de uma realização preferida é que as realizações apresentadas fornecem um aparelho para tamponar, bloquear ou conter o fluxo de fluido de furo de poço de uma cabeça de poço submarina. O aparelho pode fechar completamente o fluxo de fluidos de furo de poço a partir da cabeça de poço. O aparelho também pode permitir que um dispositivo subsequente se conectasse à cabeça de poço para direcionar o fluxo de fluidos de furo de poço para um dispositivo de contenção ou aprisionamento. O aparelho pode alcançar isso com qualquer tamanho ou comprimento de cabeça de poço tubo ou riser, independentemente da superfície de assentamento do riser e sem um redesenho significativo com base no ambiente local.
Breve Descrição dos Desenhos [012] Para que a maneira na qual as características, vantagens e objetos da invenção, assim como outros que se tornarão aparentes, seja obtida e possa ser compreendida com maiores detalhes, uma descrição mais particular da invenção brevemente resumida acima pode ter a referência às realizações da mesma, que são ilustradas nos desenhos em anexo que formam uma parte desse relatório descritivo. Deve-se notar, entretanto, que os desenhos ilustram apenas uma realização preferida da invenção e não devem, portanto, ser considerados como limitadores de seu âmbito, já que a invenção pode admitir outras realizações igualmente eficazes.
[013] A Figura 1 é uma vista seccional de um bloqueador de tubo de acordo com uma realização da presente invenção.
[014] A figura 2 é uma vista seccional do bloqueador de tubo da Figura 1 na posição próxima a uma extremidade de tubo.
[015] A Figura 3 é uma vista seccional do bloqueador de tubo da Figura 1 posicionado sobre uma extremidade de tubo.
[016] A Figura 4 é uma vista seccional do bloqueador de tubo da Figura 1 posicionado em uma extremidade de tubo alternativa.
[017] A Figura 5 é uma vista seccional do bloqueador de tubo da Figura 1 posicionado em uma extremidade de tubo alternativa.
[018] A Figura 6 é uma vista esquemática do bloqueador de tubo da Figura 1 como parte de um sistema de riser submarino.
Descrição de Realizações da Invenção [019] A presente invenção será, agora, descrita mais completamente daqui em diante com referência aos desenhos acompanhantes, que ilustram as realizações da invenção. Essa invenção pode, entretanto, ser incorporada de muitas formas diferentes e não deveria ser interpretada como limitada às realizações ilustradas apresentadas no presente documento. Em vez disso, essas realizações são fornecidas de modo que essa apresentação seja minuciosa e completa, e transmita totalmente o âmbito da invenção a um técnico no assunto. Números similares se referem a elementos similares, e a notação prima, se usada, indica elementos similares em realizações alternativas.
[020] Na discussão a seguir, inúmeros detalhes específicos são apresentados para fornecer uma compreensão minuciosa da presente invenção. Entretanto, será óbvio para um técnico no assunto que a presente invenção pode ser colocada em prática sem tais detalhes específicos. Adicionalmente, para a maioria, os detalhes que dizem respeito a operações submarinas, operação de sonda de perfuração, acionamento do equipamento para locais submarinos, e similares foram omitidos uma vez que tais detalhes não são considerados necessários para se obter uma compreensão completa da presente invenção, e são considerados como estando nas capacidades de um técnico no assunto relevante.
[021] Com referência à Figura 1, um bloqueador de tubo 11 inclui um membro tubular 13 que tem um eixo geométrico 15. O membro tubular 13 define uma cavidade central 17. A cavidade central 17 tem um diâmetro de um tamanho de formato para acomodar a inserção de uma extremidade de riser ou outra extremidade de tubo no interior da cavidade 17. O membro tubular 13 tem uma entrada ou abertura 19 em uma extremidade inferior do membro tubular 13. Na realização ilustrada, a abertura 19 tem um diâmetro equivalente ao diâmetro de cavidade central 17. Isso permite que o bloqueador de tubo 11 se adapte mais prontamente à inserção de uma extremidade de tubo no interior da cavidade 17.
[022] Um flange 21 prende ao membro tubular 13 em uma extremidade superior do membro tubular 13 oposta à abertura 19. O flange 21 pode aparafusar, aferrolhar ou soldar ao membro tubular 13. Ademais, conforme mostrado na presente invenção, o flange 21 pode ser formado como uma parte integral do membro tubular 13. O flange 21 tem um diâmetro externo maior que o diâmetro externo do membro tubular 13 e no diâmetro interno menor que o diâmetro da cavidade 17. Dessa maneira, o flange 21 define uma saída ou abertura 23, e um ombro anular voltado para baixo 25. O ombro voltado para baixo 25 se estende radialmente para dentro a partir de uma superfície de diâmetro interno do membro tubular 13 que define a cavidade 17 ao diâmetro de abertura 23. O flange 21 pode inclui furos de poço 27 formados próximos a um diâmetro externo do flange 21. Os furos de poço 27 acomodarão acopladores que permitem que outros dispositivos submarinos, como uma válvula submarina, sejam acoplados e presos ao bloqueador de tubo 11 nos furos de poço 27.
[023] O membro tubular 13 inclui um membro de manipulação 29 preso a uma extremidade inferior do membro tubular 13. O membro de manipulação 29 pode ser um anel, fio, bloco, ombro ou protrusão de membro tubular 13. O membro de manipulação 29 se estende abaixo de uma borda 31 do membro tubular 13. O membro de manipulação 29 pode ser pego por um operador, um veículo operado remotamente (ROV), ou similares para assistir no direcionamento do bloqueador de tubo 11 durante o posicionamento em uma cabeça de poço. O membro de manipulação 29 também pode ser usado para prender peso ao bloqueador de tubo 11 para auxiliar no posicionamento e vedação do bloqueador de tubo 11 a um tubo (não mostrado) conforme descrito abaixo. O membro tubular 13 pode incluir uma pluralidade de membros de manipulação 29. Por exemplo, um membro de manipulação 29 pode ser colocado a cada 30, 45 ou 60 graus em volta do exterior do membro tubular 13. Um técnico no assunto compreenderá que inúmeros membros de manipulação 29 podem ser usados conforme o necessário para a aplicação particular do bloqueador de tubo 11.
[024] Uma pluralidade de anéis bloqueadores 33 é montada no interior de cada cavidade 17 do membro tubular 13. Os anéis bloqueadores 33 são cônicos, de modo que sejam posicionados a um ângulo α a partir do plano horizontal perpendicular à superfície de diâmetro interno definindo a cavidade 17 do membro tubular 13. Os anéis bloqueadores 33 são voltados para baixo, sendo que cada anel bloqueador 33 tem seu diâmetro interno acima de seu diâmetro externo. Na realização ilustrada, anéis bloqueadores 33 incluem dois tipos de anéis, anéis bloqueadores rígidos 35 e anéis bloqueadores flexíveis 37. Os anéis bloqueadores rígidos 35 podem ser formados de metal e soldados à cavidade que define a superfície de diâmetro interno 17. A solda deveria se estender completamente em torno do diâmetro externo do anel bloqueador rígido 35, bloqueando qualquer fluxo de fluido entre o diâmetro externo do anel bloqueador rígido 35 e o diâmetro interno da cavidade 17. Os anéis bloqueadores rígidos 35 têm um diâmetro interno equivalente a ou levemente menores que o diâmetro de abertura 23 de modo que uma largura radial, medida ao longo de uma linha radial a partir do eixo geométrico 15 de cada anel bloqueador rígido 35 seja maior que a largura radial do ombro voltado para baixo 25. De preferência, o diâmetro interno de cada anel bloqueador flexível 37 é menor que o diâmetro externo de um tubo inserido na cavidade 17, conforme descrito com maiores detalhes abaixo.
[025] Os anéis bloqueadores flexíveis 37 podem ser formados de um material elastomérico e têm diâmetros externos espaçados próximos uns aos outros ou tocando a cavidade que define uma superfície de diâmetro interno 17. Em realizações alternativas, anéis bloqueadores flexíveis 37 podem ser presos à superfície de diâmetro interno da cavidade 17 com um adesivo ou outros meios adequados de modo a criar uma vedação entre a superfície de diâmetro interno da cavidade 17 e os anéis bloqueadores flexíveis 37. Os anéis bloqueadores flexíveis 37 têm um diâmetro interno menor que o diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos 35 de modo que anéis bloqueadores flexíveis 37 tenham uma largura radial maior que a largura radial dos anéis bloqueadores rígidos 35. Conforme mostrado, um anel bloqueador rígido 35 é o anel mais superior da pluralidade de anéis bloqueadores 33. O anel mais superior está axialmente abaixo do ombro voltado para baixo 25, mas espado axialmente a uma distância o suficiente para permitir que o fluido flua através e para fora da extremidade superior de um tubo 39, conforme descrito abaixo em relação à Figura 2. Com referência à Figura 1, um anel bloqueador flexível 37 está, então, axialmente adjacente ao anel bloqueador rígido mais superior 35. Um anel bloqueador rígido 35 segue, então o anel bloqueador flexível 37. Os anéis bloqueadores rígidos 35 e os anéis bloqueadores flexíveis 37 são alternados conforme são posicionados axialmente abaixou uns dos outros no interior da cavidade 17.
[026] Em geral, os anéis bloqueadores rígidos 35 resistirão à deformação quando o tubo 39 é inserido no interior da cavidade 17, e evitarão a deformação total dos anéis bloqueadores flexíveis adjacentes 37, permitindo que os anéis bloqueadores flexíveis 37 deformem enquanto mantêm o contato de vedação com o tubo 39. Os anéis bloqueadores flexíveis 37 podem ser ligados ou presos a um anel bloqueador rígido adjacente 35 axialmente abaixo do anel bloqueador flexível individual 37. Dessa maneira, a vedação adicional é alcançada para evitar a passagem de um fluido entre anéis bloqueadores flexíveis 37 e anéis bloqueadores rígidos 35. Em ainda outras realizações, um pequeno anel de conjunto metálico pode ser usado para prender os anéis bloqueadores flexíveis 37 à cavidade 17. Um técnico no assunto compreenderá que a ordem dos anéis bloqueadores rígidos 35 e os anéis bloqueadores flexíveis 37 pode ser revertida contanto que os anéis bloqueadores rígidos 35 ainda realizem uma função de suporte para os anéis bloqueadores flexíveis 37.
[027] O bloqueador de tubo 11 terá um comprimento axial o suficiente para acomodar a extremidade de tubos com perfis superiores variados. Um número suficiente de anéis bloqueadores 33 será colocado axialmente abaixo da superfície de diâmetro interno do membro tubular 13 definindo a cavidade 17 de modo que o bloqueador de tubo 11 possa prender a uma extremidade de tubo que tem um perfil variante, como quando a extremidade de tubo foi servida ou incluir uma abertura parcialmente ao longo da lateral da extremidade de tubo. O número de anéis usado pode depender, parcialmente, no formato do formato da extremidade de tubo 39, e a força do fluido fluindo a partir do tubo 39. Um técnico no assunto compreenderá que o ângulo α, o material usado para formar maneis metálicos rígidos 35 e anéis metálicos flexíveis 37, o número de anéis metálicos rígidos 35 e anéis metálicos flexíveis 37, e as espessuras de cada anel a partir de uma superfície de fundo de poço de cada anel para a superfície da parte superior do poço de cada anel pode ser variada e selecionada com base na aplicação particular do bloqueador de tubo 11. Por exemplo, a seleção de material de ambos os anéis bloqueadores rígidos 35 e anéis bloqueadores metálicos 37 é dependente da substância que flui através do tubo 39, do ambiente local, e da rigidez relativa necessária em cada tipo de anel bloqueador 33. Em geral, os anéis bloqueadores rígidos 35 terão uma rigidez maior que anéis bloqueadores flexíveis 37.
[028] Com referência à Figura 2, o bloqueador de tubo 11 é mostrado em uma posição acima de um tubo 39. O bloqueador de tubo 11 pode ser colocado próximo ao tubo 39 por qualquer meio adequado, como ao correr o bloqueador de tubo 11 ao local sobre um riser ou com cordas quando em um ambiente submarino, levantado até o local por um guindaste ou sonda quando em um ambiente de superfície, ou similares. A abertura 23 é aproximadamente igual ao diâmetro interno do tubo 39 de modo que uma borda superior 41 do tubo 39 possa aterrissar sobre e estar limítrofe ao ombro voltado para baixo 25. O tubo 39 terá um diâmetro externo menor que o diâmetro de cavidade 17 de modo que o tubo 39 possa ser inserido no interior da cavidade 17. De preferência, o bloqueador de tubo 11 estará posicionado de modo coaxial ao tubo 39. Entretanto, se o bloqueador de tubo 11 não estiver coaxial ao tubo 39, um operador ou um ROV pode pegar o membro de manipulação 29 e ajustar a posição física do bloqueador de tubo 11 em relação ao tubo 39, que pode ser preso a uma cabeça de poço ou Conector Inferior do Condutor Submarino (Figura 6).
[029] Com referência à Figura 3, o tubo 39 será inserido em uma cavidade 17 de bloqueador de tubo 11. Um riser 43 é acoplado ao bloqueador de tubo 11 e pode se estender à superfície, um domo de contenção, ou similares. Conforme descrito aqui, o riser 43 incluirá uma válvula (não mostrada) que permite que a passagem 45 do riser 43 seja variavelmente bloqueada. O diâmetro interno de anéis bloqueadores flexíveis 37 irá entrar em contato com e deformar uma superfície de diâmetro externo do tubo 39. O diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos 35 é espaçado de maneira próxima em relação ao diâmetro externo do tubo 39. Os anéis bloqueadores flexíveis 37 experimentarão um leve deslocamento para cima conforme o tubo 39 é inserido no interior da cavidade 17 e pode se projetar para o contato de vedação interno mais firme com o tubo 39. As propriedades do material de anéis bloqueadores flexíveis 37 levarão os anéis bloqueadores 33 a reagir contra esse deslocamento para configurar uma vedação inicial ao longo da superfície de diâmetro externo do tubo 39. Os anéis bloqueadores rígidos 35 mantêm os anéis bloqueadores flexíveis 37 em uma configuração cônica. A força ascendente leva cada anel bloqueador flexível 37 a vedar um dos anéis bloqueadores rígidos 35. Durante a aterrissagem do bloqueador de tubo 11 no tubo 39, a válvula no interior do riser 43 está aberta, permitindo a passagem de fluidos de furo de poço através da passagem 45.
[030] Uma vez que o bloqueador de tubo 11 está aterrissado na posição mostrada na Figura 3, a válvula no interior do riser 43 será fechada, bloqueando a passagem 45. Um técnico no assunto compreenderá que quaisquer meios adequados para bloquear a passagem 45 são contemplados e incluídos nas realizações apresentadas. A pressão de fluido de furo de poço irá, então, aumentar no interior da cavidade 17 e a passagem 45 acima dos anéis bloqueadores 33. O tubo 39 não veda ao ombro voltado para baixo 25. O fluido, então, flui para baixo em torno do exterior do tubo 39 até que alcança os anéis bloqueadores 33. A ascendência contínua d pressão de fluido no interior da cavidade 17 axialmente acima dos anéis bloqueadores 33 levará uma força axial descendente a ser exercida sobre os anéis bloqueadores 33. Isso pressionará os bloqueadores flexíveis 37 em contato mais próximo com o tubo 39, aumentando, por meio disso, a vedação entre os anéis bloqueadores 33, a superfície de diâmetro interno da cavidade 17, e o tubo 39. Aumentos adicionais na pressão de fluido no interior da cavidade 17 podem levar o fluido a vazar, passando pelos anéis bloqueadores superiores 33 próximos ao riser 43. Entretanto, a pluralidade de anéis bloqueadores 33 que se estende para abaixo da superfície de diâmetro interno da cavidade 17 formará uma vedação de labirinto, diminuindo a probabilidade de qualquer vazamento em torno dos anéis bloqueadores 33 no ambiente circundante.
[031] Em alguns casos, a força ascendente dos fluidos de furo de poço no tubo 39 podem ser tão grandes que o peso do bloqueador de tubo 11 e as vedações de pressão nos anéis bloqueadores 33 não serão o suficiente para manter o bloqueador de tubo 11 no lugar através do tubo 39. Nesses casos, os pesos podem ser aterrissados sobre e suspensos a partir do membro de manipulação 29. O peso adicional suspenso a partir de um membro de manipulação 29 superará a força ascendente dos fluidos de furo de poço deixando o tubo 39.
[032] Com referência à Figura 4, um tubo 39' pode incluir uma porção 47 que foi danificada ou removida a partir do 39' anteriormente ao posicionamento do bloqueador de tubo 11. Conforme descrito acima em relação à Figura 3, o tubo 39' da Figura 4 será inserido no interior da cavidade 17 do bloqueador de tubo 11.0 riser 43 é acoplado ao bloqueador de tubo 11 e pode se estender à superfície, um domo de contenção, ou similares. Conforme descrito aqui, o riser 43 incluirá uma válvula (não mostrada) que permite a passagem 45 do riser 43 a ser bloqueado. Os anéis bloqueadores flexíveis 37 entrarão em contato e vedarão uma superfície de diâmetro externo do tubo 39'. Ao fazer isso, os anéis bloqueadores flexíveis 37 experimentarão um leve deslocamento ascendente conforme o tubo 39' é inserido no interior da cavidade 17. Conforme mostrado na presente invenção, enquanto o bloqueador de tubos 33 não entrar em contato com o tubo 39' na porção 47, a pluralidade de bloqueador de tubos 33 que se estende para baixo ao longo do comprimento da cavidade 17 irá entrar em contato com o tubo 39' abaixo da porção 47, fornecendo uma área de vedação, conforme descrita mais detalhadamente abaixo. As propriedades de material dos anéis bloqueadores 33 levarão os anéis bloqueadores 33 a reagir contra esse deslocamento para configurar uma vedação inicial ao longo da superfície de diâmetro externo do tubo 39'. Durante a aterrissagem do bloqueador de tubo 11 sobre o tubo 39', a válvula no interior do riser 43 será aberta, permitindo a passagem dos fluidos de furo de poço através da passagem 45.
[033] Uma vez que o bloqueador de tubo 11 é aterrissado na posição mostrada na Figura 4, a válvula no interior do riser 43 será fechada, bloqueando a passagem 45. A pressão de fluido de furo de poço aumentará, então, no interior da cavidade 17 e da passagem 45 acima dos anéis bloqueadores 33. O aumento contínuo de pressão de fluido no interior da cavidade 17 axialmente acima dos anéis bloqueadores 33 levará uma força para baixo a ser exercida sobre os anéis bloqueadores 33. Isso pressionará os anéis bloqueadores flexíveis 37 em contato mais próximo com o tubo 39' aumentando, por meio disso, a vedação entre os anéis bloqueadores 33, a superfície de diâmetro interno da cavidade 17, e o tubo 39'. Aumentos adicionais na pressão de fluido no interior da cavidade 17 podem levar o fluido a vazar passando pelos anéis bloqueadores superiores 33 próximos ao riser 43. Entretanto, a pluralidade de anéis bloqueadores 33 que se estende abaixo da superfície de diâmetro interno da cavidade 17 formará uma vedação labirinto, diminuindo a probabilidade de qualquer vazamento em torno dos anéis bloqueadores 33.
[034] Com referência à Figura 5, um tubo 39" pode incluir uma abertura lateral 49 que foi danificada ou removida do tubo 39" anteriormente ao posicionamento do bloqueador de tubo 11. Conforme descrito acima em relação à Figura 3, o tubo 39" da Figure 5 será inserido no interior da cavidade 17 do bloqueador de tubo 11.0 riser 43 é acoplado ao bloqueador de tubo 11 e pode se estender à superfície, um domo de contenção, ou similares. Conforme descrito aqui, o riser 43 incluirá uma válvula (não mostrada) que permite que a passagem 45 do riser 43 seja bloqueada. Os anéis bloqueadores flexíveis 37 entrarão em contato e vedarão uma superfície de diâmetro externo do tubo 39". Ao fazer isso, os anéis bloqueadores flexíveis 37 experimentarão um leve deslocamento ascendente conforme o tubo 39" é inserido no interior da cavidade 17. Conforme mostrado aqui, enquanto o bloqueador de tubos 33 não entrará em contato com o tubo 39" na abertura 49, a pluralidade de bloqueadores de tubos 33 que se estende descendentemente ao longo do comprimento da cavidade 17 irá entrar em contato com o tubo 39" abaixo da abertura 49, fornecendo uma área de vedação, conforme descrito com maiores detalhes abaixo. De modo similar, a pluralidade de bloqueadores de tubo 33 que se estende ao longo do comprimento da cavidade 17 acima da abertura 49 do tubo 39" irá entrar em contato com o tubo 39" acima da abertura 49, fornecendo uma área de vedação, conforme descrito com maiores detalhes abaixo. As propriedades de material dos anéis bloqueadores 33 levarão os anéis bloqueadores 33 a reagir contra esse deslocamento para configurar uma vedação inicial ao longo da superfície de diâmetro externo do tubo 39. Durante a aterrissagem do bloqueador de tubo 11 sobre o tubo 39", a válvula no interior do riser 43 será aberta, permitindo a passagem dos fluidos de furo de poço através da passagem 45.
[035] Uma vez que o bloqueador de tubo 11 é aterrissado na posição mostrada na Figura 5, a válvula no interior do riser 43 será fechada, bloqueando a passagem 45. A pressão de fluido de furo de poço aumentará, então, no interior da cavidade 17 e da passagem 45 acima dos anéis bloqueadores 33. O aumento contínuo de pressão de fluido no interior da cavidade 17 axialmente acima dos anéis bloqueadores 33 levará uma força axial para baixo a ser exercida sobre os anéis bloqueadores 33. Isso pressionará os anéis bloqueadores flexíveis 37 em contato mais próximo com o tubo 39" aumentando, por meio disso, a vedação entre os anéis bloqueadores 33, a superfície de diâmetro interno da cavidade 17, e o tubo 39". Aumentos adicionais na pressão de fluido no interior da cavidade 17 podem levar o fluido a vazar passando pelos anéis bloqueadores superiores 33 próximos ao riser 43. Entretanto, a pluralidade de anéis bloqueadores 33 que se estende abaixo da superfície de diâmetro interno da cavidade 17 formará uma vedação labirinto, diminuindo a probabilidade de qualquer vazamento em torno dos anéis bloqueadores 33.
[036] Conforme mostrado na Figura 5, a passagem de fluido a partir da abertura 49 pode causar pressão de direção negativa nos anéis bloqueadores 33 na ou acima da abertura 49 que possa forçar o bloqueador de tubo 11 para fora do tubo 39". Nessa situação, um lastro ou peso adicional pode ser pendurado a partir dos blocos de manipulação 29 para contrabalancear essa força ascendente. Alternativamente, o bloqueador de tubo 11 pode ser construído de modo que os anéis bloqueadores 33 não se estendam no comprimento axial do membro tubular 13 acima da abertura 49. Em ainda outra realização alternativa, os anéis bloqueadores 33 que se estendem ao longo do comprimento axial acima da abertura 49 podem ser modificados par aumentar o diâmetro interno de anéis bloqueadores 33 acima da abertura 49 de modo que entrarão em contato com o tubo 39" acima da abertura 40, permitindo, por meio disso, que o fluido passe a partir da abertura 49 para a cavidade 17 sem a capacidade de exercer uma força em anéis bloqueadores 33 que possam remover o bloqueador de tubo 11 do tubo 39".
[037] Com referência à Figura 6, o bloqueador de tubo 11 pode ser acoplado alinhado ao riser 43, e uma válvula 53 pode ser acoplada alinhada ao bloqueador de tubo 11 entre o bloqueador de tubo 11 e o riser 43. O tubo 39 ser acoplará, ainda, a um Conector Inferior do Condutor Submarino (LMRP) 51. O LMRP 51 pode incluir uma válvula de segurança (BOP) ou outro dispositivo de cabeça de poço submarina. O riser 43 pode se estender a uma superfície do mar e ser, ainda, suportado sobre uma plataforma 55 por um sistema tensionador de riser ou sonda.
[038] Em conformidade, as realizações apresentadas fornecem inúmeras vantagens. Por exemplo, as realizações apresentadas fornecem um bloqueador de tubo que pode ser preso a um tubo submarino danificado. O bloqueador de tubo pode, então, bloquear o fluxo a partir do tubo ou fornecer meios para direcionar o fluxo a partir do tubo para o interior de um dispositivo apropriado. O bloqueador de tubo alcança isso ao usar o aumento interno de pressão causado pelo fluxo de fluidos de furo de poço do tubo danificado. Dessa forma, a vedação ou tamponador criado pelo bloqueador de tubo aumenta conforme a pressão do tubo aumenta. Ainda adicionalmente, as realizações apresentadas fornecem uma pluralidade de superfícies de vedação, aumentando, assim, a redundância das vedações de bloqueador de tubo e diminuindo a probabilidade de que o bloqueador de tubo falhará. A redundância também permite que o bloqueador de tubo seja usado em múltiplos ambientes em tubos que não têm uma superfície de assentamento tradicional, ou que possam ter porções danificadas abaixo da superfície de assentamento tradicional.
[039] Compreende-se que a presente invenção pode assumir muitas formas e realizações. Em conformidade, diversas variações podem ser feitas no antecedente sem que se saia da essência ou âmbito da invenção. Tendo, portanto, descrito a presente invenção a título de referência a certas de suas realizações preferidas, nota-se que as realizações apresentadas são ilustrativas, e não limitadoras, em natureza e que uma ampla faixa de variações, modificações, alterações e substituições são contempladas no relatório descritivo antecedente e, em alguns casos, algumas características da presente invenção podem ser empregadas sem um uso correspondente das outras características. Muitas tais variações e modificações podem ser consideradas óbvias e desejáveis por um técnico no assunto com base em uma revisão da descrição anterior de realizações preferidas. Em conformidade, é apropriado que as reivindicações em anexo sejam construídas de maneira ampla e de maneira consistente com o âmbito da invenção.
Reivindicações
Claims (15)
1. BLOQUEADOR DE TUBO (11), para o bloqueio de um tubo submarino (39) quebrado, caracterizado por compreender: um corpo tubular (13) que define uma cavidade central (17) que tem uma entrada (19), uma saída (23) e um eixo geométrico (15); uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos (33) montados a uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular (13) no interior da cavidade (17), sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) são rígidos (35) e alguns dos anéis bloqueadores (33) são flexíveis (37); os anéis bloqueadores (33) adaptados para vedar uma extremidade de tubo (39) inserida no interior da cavidade central (17); sendo que os anéis bloqueadores rígidos (35) têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central (17); sendo que os anéis bloqueadores flexíveis (37) têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos (35) e adaptados para vedar em torno de um exterior do tubo (39) quando inseridos a partir da entrada (19); e em que uma superfície cônica de cada anel bloqueador flexível (37) veda uma superfície cônica de pelo menos um anel bloqueador rígido (35).
2. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo de cada anel bloqueador rígido (35) é preso ao diâmetro interno da cavidade central (17).
3. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anéis bloqueadores rígidos (35) alternam com os anéis bloqueadores flexíveis (37).
4. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anéis bloqueadores rígidos (35) são formados de um metal e os diâmetros externos dos anéis bloqueadores rígidos (35) são soldados ao diâmetro interno da cavidade central (17).
5. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anéis bloqueadores flexíveis (37) são formados de um elastômero.
6. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, ainda, um ombro anular voltado para baixo (25) na saída (23) no interior da cavidade central (17), sendo que o ombro voltado para baixo (25) é adaptado para ser limítrofe a uma extremidade do tubo (39) quando o tubo (39) é inserido no interior da cavidade central (17).
7. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um dos anéis bloqueadores (33) mais próximo é axialmente espaçado a partir do ombro (25) para permitir que o fluido no tubo (39) aja contra pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) em uma direção em direção à entrada (19).
8. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um flange (21) é formado sobre uma extremidade superior do corpo tubular externa (13), sendo que o flange (21) é adaptado para prender o bloqueador de tubo (11) aos dispositivos submarinos subsequentes.
9. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, ainda, um membro de manipulação (29) preso a uma extremidade do corpo tubular (13) e adaptado para ser interagido com pelo menos um dentre um operador ou um veículo operado remotamente.
10. BLOQUEADOR DE TUBO (11) para o bloqueio de um tubo (39), caracterizado por compreender: um corpo tubular (13) que define uma cavidade central (17) que tem uma entrada (19), uma saída (23) e um eixo geométrico (15); uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos (33) montados a uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular (13) no interior da cavidade central (17), sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) são rígidos e alguns dos anéis bloqueadores (33) são flexíveis; os anéis bloqueadores (33) adaptados para vedar uma extremidade de tubo (39) inserida no interior da cavidade central (17); sendo que os anéis bloqueadores rígidos (35) têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central (17); sendo que os anéis bloqueadores flexíveis (37) têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos (35) e adaptados para vedar em torno de um exterior do tubo (39) quando inseridos a partir da entrada (19); os anéis bloqueadores (33) presos ao corpo tubular (13) de modo que um diâmetro externo de anel bloqueador (33), em que o anel bloqueador (33) prende-se ao corpo tubular (13), seja axialmente mais menor que o diâmetro interno do anel bloqueador (33); o diâmetro externo de cada anel bloqueador rígido (35) é preso ao diâmetro interno da cavidade central (17); e os anéis bloqueadores rígidos (35) alternam com os anéis bloqueadores flexíveis (37),
11. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: os anéis bloqueadores rígidos (35) são formados a partir de um metal e os diâmetros externos dos anéis bloqueadores rígidos (35) são soldados ao diâmetro interno da cavidade central (17); e os anéis bloqueadores flexíveis (37) são formados de um elastômero.
12. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: uma superfície cônica de cada anel bloqueador flexível (37) veda uma superfície cônica de pelo menos um anel bloqueador rígido (35); e as superfícies cônicas dos anéis bloqueadores flexíveis e rígidos (37, 35) ficam no mesmo ângulo.
13. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender, ainda: um ombro anular voltado para baixo (25) na saída (23) no interior da cavidade central (17), sendo que o ombro voltado para baixo (25) adaptado para ser limítrofe a uma extremidade do tubo (39) quando o tubo (39) está inserido no interior da cavidade central (17); e um anel bloqueador superior (33) é axialmente espaçado abaixo do ombro (25) para permitir que o fluido no tubo (39) aja contra pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) em uma direção em direção à entrada (19).
14. BLOQUEADOR DE TUBO (11), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: um flange (21) é formado em uma extremidade superior externa do corpo tubular (13), sendo que o flange (21) é adaptado para prender o bloqueador de tubo (11) a dispositivos submarinos subsequentes; e um membro de manipulação (29) é preso a uma extremidade do corpo tubular (13) e adaptado para interagir com pelo menos um dentre um operador ou um veículo operado remotamente.
15. MÉTODO PARA BLOQUEIO DE UMA EXTREMIDADE DE UM TUBO SUBMARINO (39), caracterizado por compreender: (a) fornecer um bloqueador de tubo (11) que tem: um corpo tubular (13) que define uma cavidade central (17) que tem uma entrada (19), uma saída (23) e um eixo geométrico (15); uma pluralidade de anéis bloqueadores cônicos (33) montados em uma superfície de diâmetro interno do corpo tubular (13) no interior da cavidade central (17), sendo que pelo menos alguns dos anéis bloqueadores (33) são rígidos (35) e alguns dos anéis bloqueadores (33) são flexíveis (37); sendo que os anéis bloqueadores (33) são adaptados para vedar uma extremidade de tubo (39) inserida no interior da cavidade central (17); sendo que os anéis bloqueadores rígidos (35) têm um diâmetro externo unido a um diâmetro interno da cavidade central (17); e sendo que os anéis bloqueadores flexíveis (37) têm um diâmetro interno menor que um diâmetro interno dos anéis bloqueadores rígidos (35) e adaptados para vedar em torno de um exterior do tubo (39) quando inseridos a partir da entrada (19); (b) inserir o bloqueador de tubo (11) através da extremidade do tubo (39), levando os anéis bloqueadores flexíveis (37) a vedarem um diâmetro externo do tubo (39); então (c) permitir que o fluido do tubo (39) entre em um espaço anular entre o tubo (39) e um diâmetro interno da cavidade central (17) para agir contra uma superfície superior do anel bloqueador flexível mais superior (37).
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