BR102012009708B1

BR102012009708B1 - Aparelho e metodo para fornecer detecqao e controle automaticos

Info

Publication number: BR102012009708B1
Application number: BR102012009708-7A
Authority: BR
Inventors: Eric L. Milne; Joseph P. Ebenezer
Original assignee: Hydril Usa Manufacturing Llc
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2020-11-17
Also published as: SG10201406569TA; US9019118B2; CN102758619B; BR102012009708A2; AU2012202381B2; EP2518261A3; BR102012009708B8; CN102758619A; MY166300A; US20120274475A1; EP2518261B1; SG185235A1; AU2012202381A1; EP2518261A2

Abstract

APARELHO E MÉTODO PARA FORNECER DETECÇÃO E CONTROLE AUTOMÁTICOS Um sistema de controle de perfuração monitora e compara valores de operação de perfuração e completação e autonomamente atua em resposta a condições tais como uma intrusão dos fluidos da formação ou surgência. Sensores em várias combinações podem monitorar taxa de fluxo de fluido de retorno, taxa de fluxo de entrada de fluido, pressão de furo de cabeça de poço, temperatura de fluido de retorno, torque, taxa de penetração e mudança de peso da coluna. O sistema de controle tem lógica de controle correspondente para monitorar, alertar e atuar baseado nas entradas de sensor. As ações podem incluir o alerta de pessoal de suporte, fechar um conjunto anelar de preventores (blowout preventer), cortar o tubo de perfuração usando uma gaveta de corte, bombear fluido mais pesado linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke), desconectar a coluna ascendente (riser) ou várias outras ações

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta revelação se refere em geral a perfuração de poços marítimos e em particular a um método automatizado pra controlar um poço submarino durante procedimentos de perfuração.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O futuro de exploração de petróleo e gás reside em águas profundas e maiores profundidades sob o leito do mar. Isto apresenta o equipamento submarino a condições cada vez mais severas tais como maiores pressões e temperaturas mais altas. Estas condições mais severas podem provocar um aumento no número de intrusões de fluidos da formação e consequentemente diminuir a eficiência e segurança de uma dada operação. Isto leva a projetar um sistema de controle para este envoltório de alta pressão e alta temperatura ampliados. Um sistema de controle que seja capaz de monitorar e controlar logicamente o equipamento e ferramentas pode levar a uma operação submarina mais confiável, segura e eficiente.

[003] Um sistema de controle aprimorado que forneça uma operação de perfuração submarina mais confiável, segura e mais eficiente é procurado.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] O sistema de perfuração desta invenção tem características para detectar e controlar automaticamente uma intrusão dos fluidos da formação ou surgência sem exigir que decisões sejam feitas pelo pessoal de operação. A invenção consiste de sensores e um sistema de controle automático que monitora e executa ações autonomamente baseado nas entradas de sensor. Em uma dada modalidade pode existir uma variedade de combinações de sensores dependendo das necessidades da operação da operação de perfuração particular. Por exemplo, em uma modalidade pode existir um sensor para monitorar taxa de fluxo de retorno. Os sinais do sensor de taxa de fluxo de retorno podem ser transmitidos convencionalmente, tal como através sensores de fios e fibra ótica que podem ser parte do umbilical que leva a plataforma. Idealmente, o sensor de taxa de fluxo de retorno indicará a taxa de fluxo que existe dentro do conjunto de cabeça de poço em todos os momentos. Um aumento na taxa de fluxo detectado pelo sensor de taxa de fluxo de retorno pode indicar uma intrusão dos fluidos da formação. Entradas adicionais de sensor tais como taxa de fluxo de entrada, temperatura, pressão de furo de cabeça de poço, mudança de peso da coluna, taxa de penetração, torque, e vários outros sensores podem ser todos monitorados para indicações adicionais e uma condição de intrusão dos fluidos da formação ou surgência. Certos conjuntos de sensores de condições podem fazer com que o sistema de controle execute ações autônomas para diminuir ou parar a intrusão dos fluidos da formação. Por exemplo, uma condição indicada de intrusão de fluidos da formação pode fazer com que o sistema de controle alerte o pessoal de operação e subsequentemente inicie procedimentos de emergência. Estes procedimentos podem incluir uma sequência de desconexão de emergência ou a iniciação de uma sequência de fechamento do poço.

[005] O exposto acima e outros objetivos e vantagens da presente invenção ficarão evidentes para os indivíduos versados na técnica, em vista da descrição detalhada a seguir da presente invenção, tomada em conjunto com as reivindicações e desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[006] A Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra um sistema de controle de perfuração de poço de acordo com esta revelação.

[007] A Figura 2 é um fluxograma esquemático que identifica etapas empregadas pelo sistema de controle da Figura 1.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[008] A Figura 1 ilustra um poço submarino sendo perfurado ou completado. O poço foi pelo menos parcialmente perfurado, e tem um conjunto de cabeça de poço submarino 11 instalado no fundo do mar 13. Pelo menos uma coluna de revestimento (não mostrada) ficará suspensa no poço e suportada pelo conjunto de cabeça de poço 11.0 poço pode ter uma parte de furo aberto inda não revestida, ou o mesmo pode estar completamente revestido, mas a completação do poço ainda não terminada.

[009] Um conector atuado hidraulicamente 15 prende de forma liberável uma pilha de preventores de erupção (preventores de erupção) (BOP) 17 ao conjunto de alojamento de cabeça de poço 11. A pilha de BOP 17 tem diversos preventores de gaveta 19, alguns dos quais são gavetas de tubo e pelo menos uma das quais é uma gaveta cega. As gavetas têm cavidades dimensionadas para fechar em volta e vedar de encontro ao tubo que se estende para baixo através do alojamento de cabeça de poço 11. As gavetas cegas são capazes de cortar o tubo e simular um fechamento total. Cada uma das gavetas 19 tem uma porta 21 localizada abaixo do elemento de fechamento para bombear fluido para dentro ou fora do poço enquanto a gaveta 19 está fechada. O fluxo de fluido é através de linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke) (não mostradas).

[010] Um conector atuado hidraulicamente 23 conecta um pacote de tubos ascendentes inferiores (LMRP) 25 à extremidade superior da pilha de BOP 17. Alguns dos elementos do LMRP 25 incluem um ou mais BOPs anelares 27 (dois são mostrados). Cada BOP anelar 27 tem um elemento elastomérico que fecha em volta de tubos de qualquer tamanho. Também, o BOP 27 pode fazer o fechamento completo sem um tubo que se estende através do mesmo. Cada BOP anelar 27 tem uma porta 29 localizada abaixo do elemento elastomérico para bombear fluido para dentro ou fora do poço abaixo do elemento elastomérico enquanto BOP 27 está fechado. O fluxo de fluido através da porta 29 é manuseado pelas linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke). BOPs anelares 27 alternadamente podem ser uma parte da pilha de BOP 17, em vez de serem conectados a pilha de BOP 17 com um conector atuado hidraulicamente 23.

[011] O LMRP 25 inclui uma junta flexível 31 capaz de movimento pivotante relativo ao eixo comum de LMRP 25 e pilha de BOP 17. Um conector de coluna ascendente atuado hidraulicamente 33 é montado acima da junta flexível 31 para conectar a extremidade inferior da coluna ascendente 35. A coluna ascendente 35 é composta de juntas de tubo 36 presas juntas. Condutos auxiliares 37 são afastados circunferencialmente em volta do tubo central 36 de coluna ascendente 35. Condutos auxiliares 37 são de diâmetro menor do que o central tubo 36 de coluna ascendente 35 e servem para comunicar fluidos. Alguns dos condutos auxiliares 37 servem como linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke). Outros fornecem pressão de fluido hidráulico. Portas de fluxo 38 na extremidade superior do LMRP 25 conectam alguns dos condutos auxiliares 37 aos vários atuadores. Quando o conector de coluna ascendente 33 é desconectado do tubo de coluna ascendente central 36 e a coluna ascendente 35 é levantado, as portas de fluxo 38 também serão desconectadas dos condutos auxiliares 37. Na extremidade superior de coluna ascendente 35, condutos auxiliares 37 são conectados a mangueiras (não mostradas) que se estendem para vários equipamentos em um navio ou plataforma de perfuração flutuantes 40.

[012] Linhas elétricas e opcionalmente fibra ótica se estendem para baixo dentro de um umbilical ao LMRP 25. As linhas de controle elétrico, hidráulico, e fibra ótica levam a um ou mais módulos de controle (não mostrados) montados no LMRP 25. O módulo de controle controla os vários atuadores de pilha de BOP 17 e LMRP 25.

[013] A coluna ascendente 35 é suportada em tensão pela plataforma 40 por tensionadores hidráulicos (não mostrados). Os tensionadores permitem que a plataforma 40 se mova uma distância limitada relativa à coluna ascendente 35 em resposta a ondas, vento e corrente. A plataforma 40 tem equipamento em sua extremidade superior para entregar fluido fluindo para cima do tubo de coluna ascendente central 36. Este equipamento pode incluir um desviador de fluxo 39, que tem uma saída 41 que leva para longe do tubo de coluna ascendente central 39 para a plataforma 40. O desviador 39 pode ser montado na plataforma 40 para movimento com a plataforma 40. Uma junta telescópica (não mostrada) pode ser localizada entre o desviador 39 e a coluna ascendente 35 para acomodar este movimento. O desviador 39 tem uma vedação acionada hidraulicamente 43 que quando fechada, força todo o fluido de fluxo ascendente no tubo de coluna ascendente central 36 para fora da saída 41.

[014] A plataforma 40 tem um piso de sonda 45 com uma mesa rotativa 47 através da qual tubo é baixado para dentro da coluna ascendente 35 e para dentro do poço. Neste exemplo, o tubo é ilustrado como uma coluna de tubo de perfuração 49, mas o mesmo pode alternativamente compreender outro tubo de poço, tal como tubo de revestimento ou revestimento. O tubo de perfuração 49 é mostrado conectado a um acionador superior 51, que suporta o peso do tubo de perfuração 49 bem como fornece torque. O acionador superior 51 é levantado por um conjunto de blocos (não mostrado), e mover para cima a para baixo uma torre de perfuração enquanto engatado com um trilho de transferência de torque. Alternativamente, o tubo de perfuração 49 pode ser suportado pelos blocos e girado pela mesa rotativa 47 através de cunhas (não mostradas) que calçam o tubo de perfuração 49 em engate rotativo com a mesa rotativa 47.

[015] Bombas de lama 53 (apenas uma ilustrada) montadas na plataforma 40 bombeiam fluidos para baixo no tubo de perfuração 49. Durante a perfuração, o fluido normalmente será lama de perfuração. Bombas de lama 53 são conectadas a uma linha que leva a uma mangueira de lama 55 que se estende até a torre de perfuração e para dentro da extremidade superior de acionador superior 51. As bombas de lama 53 puxam a lama dos tanques de lama 57 (apenas um ilustrado) através das linhas de entrada 59. A saída da coluna ascendente 41 é conectada através de uma mangueira (não mostrada) a tanques de lama 57. Cascalhos da perfuração da terra são separados da lama de perfuração por peneiras de lama (não mostradas) antes de alcançar as linhas de entrada da bomba de lama 59.

[016] Uma intrusão dos fluidos da formação, definida como uma entrada não programada de fluidos de formação para dentro do furo de poço, pode ocorrer durante a perfuração ou durante a completação do poço. Basicamente, a intrusão dos fluidos da formação ocorre quando uma formação da terra tem uma pressão mais alta do que a pressão hidrostática do fluido no poço. Se o poço tem uma parte não revestida ou aberta, a pressão hidrostática que atua na formação da terra é aquela da lama de perfuração. O pessoal de operação controla o peso da lama de perfuração de modo que a mesma forneça pressão hidrostática suficiente para formar uma intrusão dos fluidos da formação. Entretanto, se o peso da lama é excessivo, A mesma pode fluir para dentro da formação da terra, danificando a formação e provocando perda de circulação. Consequentemente, o pessoal de operação equilibra o peso para fornecer peso suficiente para impedir uma intrusão dos fluidos da formação, mas evitar perda de fluido.

[017] Uma intrusão dos fluidos da formação pode ocorrer durante a perfuração, durante manobra do tubo de perfuração 49 para fora do poço ou correndo o tubo de perfuração 49 para dentro do poço. Uma intrusão dos fluidos da formação também pode ocorrer enquanto abaixando instrumentos de perfilagem no cabo de aço para dentro do poço para medir a formação da terra. Uma intrusão dos fluidos da formação pode ocorrer mesmo após o poço ter sido revestido, tal ramo por um vazamento através do ou em volta do revestimento ou entre um topo de um topo da coluna auxiliar de revestimento e revestimento. Neste caso, o fluido no poço pode ser água, em vez de lama de perfuração. Se não for mitigada, uma intrusão dos fluidos da formação pode resultar em hidrocarboneto de alta pressão fluindo para a superfície, possivelmente empurrando a lama de perfuração e qualquer tubo no poço para cima. O hidrocarboneto pode ser gás, que pode ser inflamado inadvertidamente.

[018] Normalmente, intrusões de fluidos da formação são controladas pelo pessoal na plataforma 40 ao detectar antecipadamente a intrusão dos fluidos da formação tomando ações de remediação. São usadas várias técnicas pelo pessoal baseadas na experiência para detectar uma intrusão dos fluidos da formação. Também, são tomadas uma variedade de ações de remediação. Por exemplo, detectar que mais lama de perfuração está retornando do que sendo bombeada pode indicar uma intrusão dos fluidos da formação. A ação de remediação pode incluir fechar o BOP anelar 27 e bombear fluido mais pesado para dentro das linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke) para a porta 21, que direciona o fluido para dentro do poço. Se lama de perfuração continuar a fluir para cima da coluna ascendente 35 e para fora da saída 41, o pessoal de operação pode fechar o desviador 39 e dirigir o fluxo para uma linha de queimador. Se ações de remediação não estão funcionando, o pessoal de operação pode fechar gavetas 19 e cortar o tubo de perfuração 49, deste modo desconectando a coluna ascendente 35, tal como no conector 23 ou conector 33. A plataforma 40 pode então ser movida, trazendo a coluna ascendente 35 junto com ela. As etapas de detecção e remediação requerem que sejam feitas decisões pelo pessoal de operação na plataforma 40.

[019] O sistema de perfuração mostrado in Figura 1 tem recursos para detectar e controlar automaticamente uma intrusão dos fluidos da formação sem exigir que decisões sejam tomadas pelo pessoal de operação. O sistema de perfuração de Figura 1 tem muitos sensores, dos quais apenas alguns são ilustrados. Os sensores destinados a fornecer uma detecção antecipada de uma intrusão dos fluidos da formação, e mais ou menos podem ser usados. Alguns dos sensores podem ser úteis apenas durante perfuração, mas não durante manobra do tubo de perfuração ou execução de outras operações, tais como cimentação.

[020] Um sensor de taxa de fluxo de retorno 67 detectará a taxa de fluxo da lama de perfuração retornando, ou a taxa de fluxo de qualquer fluido fluindo para cima. O sensor de taxa de fluxo de retorno 67 pode ser localizado na saída 41 como mostrado ou no conector da pilha de BOP 15. Um sensor de fluxo de entrada 69 pode ser localizado na saída de bombas de lama 53 para determinar a taxa de fluxo de fluido sendo bombeada para dentro do poço. Se a taxa de fluxo de retorno detectada pelo sensor 67 é maior do que a taxa de fluxo de entrada detectada pelo sensor 69, existe uma indicação de que está ocorrendo uma intrusão dos fluidos da formação. Se a taxa de fluxo de retorno é menor do que a taxa de fluxo de entrada, existe uma indicação de que estão ocorrendo perdas de fluido para dentro da formação da terra. Entretanto, diferenças nas taxas de fluxos entre sensores 67, 69 podem ocorrer devido a outros fatores. Por exemplo, alguma circulação perdida pode estar ocorrendo na formação da terra ao mesmo tempo em que uma intrusão dos fluidos da formação de outra formação está ocorrendo.

[021] Um sensor de pressão de furo de cabeça de poço 61 preferencialmente será localizada logo acima do conjunto de cabeça de poço 11 dentro da pilha de BOP 17 abaixo da gaveta mais baixa 19. Os sinais do sensor de pressão de furo de cabeça de poço 61 são transmitidos convencionalmente, tal como através de sensores de fios e fibra ótica que podem ser parte do umbilical que leva a plataforma 40. O sensor de pressão de furo de cabeça de poço 61 indicará a pressão em todos os momentos que estiver dentro do conjunto de cabeça de poço 11. Enquanto circula lama de perfuração para baixo através do tubo de perfuração 49, a pressão percebida será a pressão da lama de perfuração que retorna fora do tubo de perfuração 49 naquele ponto. Aquela pressão depende da pressão hidrostática da lama de perfuração acima de sensor 61, que é proporcional à profundidade do mar. Se a lama de perfuração não está sendo circulada, a pressão detectada será a pressão hidrostática do fluido no tubo central da coluna ascendente 36. Um aumento na pressão detectado pelo sensor 61 pode indicar uma intrusão dos fluidos da formação. Entretanto, uma intrusão dos fluidos da formação pode estar ocorrendo mesmo se o sensor 61 estiver detectando apenas um intervalo de pressão normal. Por exemplo, migração de gás para cima na coluna ascendente 35 deve aliviar a coluna de lama de perfuração acima do sensor 61, fazendo com que a mesma ou não mostre um aumento na pressão ou mostre uma queda na pressão. Também, a pressão monitorada pelo sensor 61 é afetada pela pressão de bombas de lama 53. Apesar disso, quando em conjunto com outros parâmetros sendo detectados, o sensor 61 fornece informação valiosa que pode indicar uma intrusão dos fluidos da formação.

[022] Preferencialmente um ou mais sensores de temperatura 65 são empregados para detectar a temperatura do fluido fluindo para cima. O sensor de temperatura 65 também fica preferencialmente no conector de cabeça de poço 15 para detectar a temperatura de fluido no furo do conjunto de cabeça de poço 11. A temperatura pode mudar se uma intrusão dos fluidos da formação estiver ocorrendo. Quando combinada com outros dados a respeito do fluido de fluxo ascendente na coluna ascendente 35, uma indicação de uma intrusão dos fluidos da formação pode ser determinada com precisão.

[023] Um sensor de peso da coluna 71 é montado no acionador superior 51, ou nos blocos, para detectar o peso do tubo coluna sendo suportado pela torre de perfuração. Durante a perfuração, o peso de tubo de perfuração 49 detectado depende de quanto peso do tubo de perfuração 49 é aplicada a broca de perfuração. Se o pessoal de operação aplica mais freio, o peso detectado aumentará uma vez que menos peso está sendo transferido para a broca. Se o pessoal de operação libera alguns dos freios, mais peso é aplicado à broca, e o sensor 71 detecta menos peso. Se ocorre uma intrusão dos fluidos da formação de magnitude suficiente para começar a empurrar o tubo de perfuração 49, o peso detectado diminuirá.

[024] Ligar o sinal do sensor de peso da coluna 71 a um sensor de taxa de penetração (ROP) 73 ajudará na determinação de se menor peso sendo detectado é devido a mais freio sendo aplicado ou a uma intrusão dos fluidos da formação. O sensor de ROP 73 mede quão rapidamente o tubo de perfuração 49 está se movendo para baixo, portanto, é uma indicação da quantidade de freio sendo aplicada. O sensor de ROP 73 também determinará quando uma formação muito macia está sendo perfurada, sugerindo que circulação perdida possa estar ocorrendo.

[025] Adicionalmente um sensor de torque 75 fornece informação útil respeito das intrusões dos fluidos da formação. O sensor de torque 75 é montado no ou próximo ao acionador superior e detecta a quantidade de torque sendo imposta durante perfuração. Se uma intrusão dos fluidos da formação está tendendo a levantar o tubo de perfuração 49, o torque deve cair. O torque também diminui por outras razões, tais como redução do peso deliberadamente na broca ou encontrar uma formação macia. Quando acoplado com outros dados, o torque detectado pelo sensor de torque 75 durante perfuração pode ajudar em uma predição precisa da ocorrência antecipada de uma intrusão dos fluidos da formação.

[026] Um sistema de controle de BOP 77 na plataforma 40 recebe sinais dos sensores 61, 65, 67, 69, 71, 73 e 75 e possivelmente outros. O sistema de controle de BOP 77 processa estes sinais para detectar se está ocorrendo uma intrusão dos fluidos da formação e emite sinais de controle em resposta. Também, o tubo de perfuração 49 pode ter dispositivos de detecção de fundo de poço que determinam condições tais como peso na broca, torque na broca, pressão da lama de perfuração na broca e a temperatura da lama de perfuração na broca. Os sinais destes sensores podem ser transmitidos para o poço através de pulso de lama ou outras técnicas conhecidas. Estes sinais também podem ser alimentados para o sistema de controle de BOP 77.

[027] Com referência a Figura 2, dados dos vários sensores são fornecidos para um processador de sistema de controle de BOP 77. A etapa 79 indica que o processador determina se qualquer dos sensores 69, 67, 65, 61, 71, 73 e 75 estão fora de um intervalo normal predeterminado. Se sim, na etapa 81 o mesmo então compara o sensor fora do intervalo com os dados recebidos de outros sensores. Por exemplo, se a taxa de fluxo de saída do sensor 67 excede a taxa de fluxo de entrada do sensor 69 além de um valor determinado, o sistema de controle 77 pesquisará nos dados de outros sensores para determinar se existe uma explicação, de acordo com a etapa 83. Possivelmente, os outros sensores confirmarão que existe um problema ou fornecem dados que indicam uma explicação razoável. Se a explicação for razoável, o sistema de controle 77 pode não tomar nenhuma ação, dependendo de como o mesmo está programado.

[028] Se as várias comparações indicam que está ocorrendo uma intrusão dos fluidos da formação, o sistema de controle 77 pode ser programado para fornecer inicialmente um alerta visual e opcionalmente audível para o pessoal de operação, como indicado pela etapa 85. O pessoal de operação pode então tentar remediar o problema, tal ramo fechando o BOP anelar 27. O sistema de controle 77, entretanto, continuará a monitorar os dados detectados pelos sensores, como indicado pela etapa 87. Se o mesmo determinar depois de um intervalo de tempo selecionado que a condição de intrusão dos fluidos da formação ainda existe, o mesmo se moverá para um segundo alerta ou outra etapa. A outra etapa pode ser uma primeira etapa iniciando uma sequência de desconexão de emergência. Aquela etapa depende da programação do sistema de controle 77. A mesma pode ser fechar o BOP anelar 27 pela etapa 89, se isto já não tiver sido feito pelo pessoal de operação. O sistema de controle 89 também deve enviar um alerta para o pessoal de operação de que o mesmo fechou o BOP anelar 27. Aquele alerta deve habilitar o pessoal de operação a começar a bombear lama de perfuração pelas linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke) para dentro do poço, preferencialmente com uma lama de perfuração mais pesada.

[029] Independentemente de quais etapas o pessoal de operação toma, se alguma, sistema de controle 77 continuará a monitorar os sensores, processar os dados e determinar a condição de perigo ainda existe, como indicado na etapa 91. Se após um intervalo selecionado, a condição de perigo não estiver diminuindo, o sistema de controle 77 tomará outra etapa 93 em direção a uma desconexão de emergência. A etapa 93 pode ser fechar gavetas 19 e cortar o tubo de perfuração 49, ou a mesma pode ser uma etapa provisória. O sistema de controle 77 deve fornecer um alerta para o pessoal de operação de que isto ocorreu. O sistema de controle 77 pode continuar a monitorar os sensores, como pela etapa 95. Se a condição ainda existir após a etapa 93, por qualquer razão, o sistema de controle 77 pode em seguida acionar cada conector 23 ou 33 para liberar coluna ascendente 35 do conjunto de cabeça de poço 11. A pilha de BOP 17 permanece conectada a um conjunto de cabeça de poço submarino 11.0 pessoal de operação deve em seguida prosseguir para mover a plataforma 40 de sua estação, trazendo a coluna ascendente 35 junto com ela.

[030] O mecanismo automatizado para a iniciação de uma sequência de desconexão de emergência pode também ser aplicado e empregado à iniciação de uma sequência de fechamento do poço. Esta etapa depende da programação do sistema de controle 77. A mesma pode ser fechar o BOP anelar 27 pela etapa 89, se isto já não tiver sido feito pelo pessoal de operação. O sistema de controle 89 também deve enviar um alerta para o pessoal de operação de que o mesmo fechou o BOP anelar 27. Este alerta deve permitir que o pessoal de operação comece a bombear lama de perfuração pelas linhas de alta pressão (kill) e de afogador (choke) para dentro do poço, preferencialmente com uma lama de perfuração mais pesada. Independentemente de quais etapas o pessoal de operação toma, se alguma, o sistema de controle 77 continuará a monitorar os sensores, processar os dados e determinar se a condição de perigo ainda existe, como indicado na etapa 91. Se após um intervalo selecionado, a condição de perigo não estiver diminuindo, o sistema de controle 77 tomará outra etapa e abrirá as válvulas de drenagem interna e externa, sinalizando a realização do fechamento do poço.

[031] O sistema de controle pode também rastrear o modo de configuração de pilha existente em que o sistema de controle está sendo usado atualmente a monitorar sinais dos sensores 61, 65, 67, 69, 71, 73 e 75 e possivelmente outros. Dependendo do modo de configuração de pilha, o sistema de controle pode alertar o pessoal de operação com configuração para prosseguir com o modo de configuração de pilha existente ou mudar o modo de configuração de pilha para garantir que a pilha de BOP seja trazido para um modo de segurança. Após um intervalo de tempo estipulado, se não existir confirmação do pessoal de operação, baseado nas condições correntes da pilha e nas funções envolvidas, a sequência de desconexão de emergência ou a sequência de poço de fechamento do poço é iniciada.

[032] Embora não necessariamente relacionada a intrusões dos fluidos da formação, um sensor de inclinação da coluna ascendente (riser) 99 (Figura 1) fornece informação de um problema sério. A coluna ascendente 35 inclinará quando plataforma 40 se mover de diretamente acima do conjunto de cabeça de poço 11. A plataforma 40 tipicamente tem propulsores que são ligados a um sistema de posicionamento global (GPS). O GPS recebe sinais de satélite e controla os propulsores para manter a plataforma 40 na estação desejada. Algumas vezes o sinal de satélite é interrompido ou ocorre um defeito do GPS. Se não detectado a tempo, a plataforma 40 pode derivar para muito longe da estação. A coluna ascendente 35 tem um ângulo máximo que a mesma pode atingir e ainda ser desconectada no conector 23 ou 33. Além deste ângulo, os conectores 23 ou 33 podem não ser capazes de desconectar a coluna ascendente 35, e deste é provável que ocorram danos à coluna ascendente 35.

[033] Os sinais de sensor de inclinação de coluna ascendente 99 podem ser alimentados para o sistema de controle de BOP 77, que determina se a inclinação está fora de um intervalo selecionado. Se sim, o sistema de controle de BOP 77 pode prosseguir através das mesmas etapas como ilustrado na Figura 2, eventualmente desconectando a coluna ascendente 35, se necessário.

Claims

1. APARELHO, que fornece detecção e controle automáticos de uma intrusão dos fluidos da formação durante operações de perfuração e completação do poço com uma plataforma de perfuração (40) conectada a um conjunto de cabeça de poço submarino (11) através de uma coluna ascendente (35) e um preventer de erupção (27), compreendendo: uma pluralidade de sensores (61, 65, 67, 69, 71, 75) para produzir valores correntes de sensor de operações em andamento no poço; um sistema de controle (77) que tem um processador que contém um banco de dados de valores de sensor conhecidos indicativos de um evento de intrusão dos fluidos da formação, em que o processador tem meios para receber os valores correntes de sensor dos sensores (61, 65, 67, 69, 71, 75) e comparar os valores correntes de sensor com os valores conhecidos de sensor; e em que o sistema de controle (77) tem um componente de alerta automatizado que alerta o pessoal de operações se a comparação indicar um evento de intrusão dos fluidos da formação; caracterizado pela pluralidade de sensores (61,65, 67, 69, 71, 75) ser adaptada para ser acoplada ao conjunto de cabeça de poço (11) e o sistema de controle (77) ser configurado para fechar o preventer de erupção (27) se o sistema de controle (77) determinar que depois de um intervalo de tempo selecionado o evento de intrusão dos fluidos de formação ainda existe; e o sistema de controle (77) sendo configurado para tomar uma etapa em direção a uma desconexão de emergência se após um intervalo selecionado o evento de intrusão dos fluidos de formação não estiver diminuindo.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,75) compreende: um sensor de taxa de fluxo de retorno (67) adaptado para ser acoplado a um conduto de retorno de fluido da plataforma de perfuração (40).

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,75) compreende: um sensor de temperatura de fluido (65) que flui ascendentemente adaptado para ser acoplado ao conjunto de cabeça de poço (11).

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,75) compreende: um sensor de pressão de furo de cabeça de poço (61) adaptado para ser acoplado ao conjunto de cabeça de poço (11).

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,75) compreende: um sensor de taxa de fluxo de entrada (69) adaptado para ser acoplado a um conduto de fluido de entrada da plataforma de perfuração (40).

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,75) compreende: um sensor de peso da coluna (71) adaptado para ser acoplado a um acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40).

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,73, 75) compreende: um sensor de taxa de penetração (73) adaptado para ser acoplado a um acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40).

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,73, 75) compreende: um sensor de torque (75) adaptado para ser acoplado a um acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40).

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um sensor de pressão (61) adaptado para ser acoplado ao conjunto de cabeça de poço (11) e um sensor de taxa de fluxo de retorno (67) adaptado para ser acoplado a um conduto de retorno de fluido da plataforma de perfuração (40); o processador do sistema de controle (77) tendo um banco de dados com intervalos conhecidos de pressão de cabeça de poço e taxas de fluxo de retorno indicativas de um evento de intrusão dos fluidos da formação, em que o processador tem meios para receber e comparar valores de sinal do sensor de pressão (61) e do sensor de taxa de fluxo de retorno (67) com os intervalos conhecidos; e o sistema de controle (77) sendo ligado ao preventer de erupção (27) para fechar o preventer de erupção (27) autonomamente em resposta a indicações de um evento de intrusão dos fluidos da formação.

10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por: o preventer de erupção (27) ter um conector (23, 33) de coluna ascendente (35); e o sistema de controle (77) ser ligado ao conector (23, 33) para autonomamente desconectar a coluna ascendente (35) do preventer de erupção (27) em resposta a indicação de uma intrusão dos fluidos da formação.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelos sensores (61, 65, 67, 69, 71, 73, 75) compreenderem adicionalmente: um sensor de temperatura de fluido (65) que flui ascendentemente adaptado para ser acoplado ao conjunto de cabeça de poço (11); um sensor de taxa de fluxo de entrada (69) adaptado para ser acoplado a um conduto de fluido de entrada da plataforma de perfuração (40); e em que o sistema de controle (77) recebe um sinal do sensor de temperatura de fluido (65) que flui ascendentemente e do sensor de taxa de fluxo de entrada (69) para processamento.

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelos sensores (61, 65, 67, 69, 71, 73, 75) compreenderem adicionalmente: um sensor de peso da coluna (71) adaptado para ser acoplado a um acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40); um sensor de taxa de penetração (73) adaptado para ser acoplado ao acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40); um sensor de torque (75) adaptado para ser acoplado ao acionador superior (51) da plataforma de perfuração (40); e em que o sistema de controle (77) recebe um sinal do sensor de peso da coluna (71), do sensor de taxa de penetração (73), e do sensor de torque (75) para processamento.

13. MÉTODO PARA FORNECER DETECÇÃO E CONTROLE AUTOMÁTICOS de uma intrusão dos fluidos da formação durante operações de perfuração e completação de poço submarino com uma plataforma (40) conectada a um conjunto de cabeça de poço submarino (11) através de uma coluna ascendente (35) e conjunto de preventores de erupção (27), caracterizado por compreender: acoplar sensores (61, 65, 67, 69, 71, 73, 75) ao conjunto de cabeça de poço (11) e vários componentes da plataforma (40) para indicar condições dentro do poço; fornecer um sistema de controle (77) com um banco de dados de valores conhecidos de sensor que podem ser indicativos de uma intrusão dos fluidos da formação, e ligar o sistema de controle (77) aos sensores (61,65, 67, 69, 71,73, 75); com o sistema de controle (77), determinar a existência de um evento de intrusão dos fluidos da formação comparando os valores conhecidos de sensor a valores correntes de sensor recebidos dos sensores (61, 65, 67, 69, 71,73, 75); alertar automaticamente o pessoal de operações quando um evento de intrusão dos fluidos da formação é detectado; autonomamente fechar o conjunto de preventores de erupção (27) com o sistema de controle (77) para controlar a intrusão dos fluidos da formação; e autonomamente desconectar a coluna ascendente (35) do conjunto de preventores (27) com o sistema de controle (77).