BR102013006075A2 - Whip head assembly and method for forming a pit head assembly - Google Patents

Description

“CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO E MÉTODO PARA FORMAÇÃO DE UM CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO” Antecedentes da Invenção Campo da Invenção: A presente invenção refere-se, em geral, a cabeças de poço submarinas e, em particular, a um sistema de vedação metálico para cabeças de poço submarinas e equipamentos submarinos relacionados dispostos na cabeça de poço e um método para montar o mesmo.

Breve Descricão da Técnica Relacionada Em poços de produção de hidrocarbonetos, um alojamento de cabeça de poço está localizado na extremidade superior do poço. O alojamento de cabeça de poço é um membro tubular grande que tem um orifício axial que se estende através do mesmo. O invólucro se estenderá para o interior do poço e será cimentado no lugar. Um gancho de invólucro, que está na extremidade superior do invólucro, assentará no interior do alojamento de cabeça de poço. O exterior do gancho de invólucro está espaçado do orifício do alojamento de cabeça de poço por uma folga anular que fornece um bolso para receber uma vedação de espaço anular. Espaços anulares no interior de membros concêntricos, tal como o alojamento de cabeça de poço e o gancho de invólucro, podem ser expostos a altas pressões de fundo de furo que exigem isolamento a partir do interior do alojamento de cabeça de poço e/ou árvore de produção. Uma maneira de isolamento envolve vedações de ajuste no interior dos espaços anulares para formar uma barreira de pressão entre a pressão de fundo de furo e a pressão ambiente para o alojamento de cabeça de poço.

Existem muitos tipos de vedações de espaço anular, que inclui borracha, borracha combinada com metal, e metal-para-metal. Uma vedação metal-para-metal em uso tem um formato em U, que tem paredes internas e externas ou pernas separadas uma da outra por uma folga anular. Um anel energizador, que tem diâmetros interiores e exteriores lisos, é pressionado para o interior de tal folga para forçar afastamento das pernas para vedar em engate com a superfície interior do membro de cabeça de poço externo e com o exterior do membro de cabeça de poço interno.

Algumas vedações anulares utilizam endentações. As endentações podem estar localizadas no exterior do membro de cabeça de poço interno, no orifício do membro de cabeça de poço externo, ou ambos. A perna externa da vedação se integra ao interior das endentações do membro de cabeça de poço externo enquanto a perna interna da vedação se integra ao interior das endentações do membro de cabeça de poço interno. Isso fornece ambas as funções de travamento da vedação de espaço anular no lugar e restrição axial para o membro de cabeça de poço interno, assim como formação de uma vedação entre o membro de cabeça de poço externo e o membro de cabeça de poço interno. Travamento é o termo usado para a capacidade e aptidão do membro de cabeça de poço interno e conjunto de vedação de ficar no lugar verticalmente na cabeça de poço quando uma pressão ou outra força é aplicada de baixo. Essa força pode ser, por exemplo, o resultado de acúmulo de pressão de espaço anular ou de crescimento térmico do invólucro anexado a um fundo do gancho ou uma combinação de ambos. Uma capacidade de travamento suficiente é necessária para assegurar que a integridade de vedação seja mantida e o membro de cabeça de poço interno e vedação permaneçam estáticos.

As endentações de vedação são usinadas diretamente para o interior do orifício do membro de cabeça de poço externo ou submarinos de assentamento e o pescoço do membro de cabeça de poço interno. A vedação de espaço anular é feita de um metal suficientemente deformável para permitir que a mesma se deforme contra as endentações. A deformação ocorre à medida que as endentações "mordem" para o interior da vedação de espaço anular. De modo a causar deformação da vedação sem danificar as endentações, a vedação de espaço anular é feita de um metal que é mais macio que o aço usado para os membros de cabeça de poço internos e externos. A mordida de endentação resiste à força de travamento do membro de cabeça de poço interno como uma Resistência de cisalhamento. Quanto maior a mordida de endentação, maior a capacidade de travamento. Quanto menor a mordida de endentação, menor a capacidade de travamento.

Um anel energizador é pressionado para o interior da vedação entre as pernas internas e externas para deformar a vedação contra as endentações. Isso faz com que a vedação se forme de uma maneira de cima para baixo, que formam faixas de vedação sequenciais em localização axial progressivamente mais baixas à medida que cada endentação é engatada pela vedação de espaço anular. À medida que esses conjuntos de cabeça de poço são dispostos em localizações submarinas, fluido preencherá o espaço anular dentro do qual as vedações de espaço anular são dispostas anteriormente ao ajuste da vedação. À medida que as faixas de vedação são formadas, fluido pode estar aprisionado entre cada endentação. O fluido aprisionado acumula pressão rapidamente devido ao seu alto módulo de volume. Esse acúmulo de pressão causa travamento hidráulico que limita o engate total ou “mordida” entre as endentações e a vedação anular. O engate limitado das endentações reduz o travamento total e aptidão de tolerância a dano das vedações de espaço anular. Portanto, há uma necessidade de um conjunto de vedação melhorado que diminua instâncias de travamento hidráulico, desse modo aumentando a capacidade de travamento e tolerância a dano das vedações de espaço anular.

Descricão Resumida da Invenção Esses e outros problemas são, em geral, resolvidos ou circundados, e vantagens técnicas são, em geral, alcançadas por realizações preferenciais da presente invenção que fornece um conjunto de cabeça de poço que tem um perfil de vedação sinusoidal e um método para montar o mesmo.

De acordo com uma realização da presente invenção, um conjunto de cabeça de poço é revelado. O conjunto de cabeça de poço inclui um membro externo de cabeça de poço tubular com um orifício que tem um eixo geométrico e uma superfície vedante que se estende por uma distância axial ao longo de uma superfície de diâmetro interno do orifício. As endentações são formadas na superfície vedante, as endentações que circunscrevem o orifício ao longo de um trajeto axialmente ondulante. O conjunto de cabeça de poço também inclui um membro tubular interno no membro externo de cabeça de poço tubular, e um elemento de vedação entre o membro de cabeça de poço tubular interno e o membro externo de cabeça de poço tubular. O elemento de vedação pode ser impelido contra as endentações para formar uma interface vedante.

De acordo com outra realização da presente invenção, um conjunto de cabeça de poço é revelado. O conjunto de cabeça de poço inclui um membro externo de cabeça de poço tubular com um orifício que tem um eixo geométrico e uma superfície vedante que se estende por uma distância axial ao longo de uma superfície de diâmetro interno do orifício. As endentações são formadas na superfície vedante e circunscrevem o orifício ao longo de um trajeto axialmente ondulante. As endentações parciais também são formadas na superfície vedante. Cada endentação parcial se estende ao longo de uma porção da circunferência do orifício e segue um trajeto axialmente ondulante. O conjunto de cabeça de poço também inclui um membro tubular interno no membro externo de cabeça de poço tubular, e um elemento de vedação entre o membro de cabeça de poço tubular interno e o membro externo de cabeça de poço tubular. O elemento de vedação pode ser impelido contra as endentações para formar uma interface vedante.

De acordo com ainda outra realização da presente invenção, um método para formação de um conjunto de cabeça de poço é revelado. O método fornece um membro externo de cabeça de poço tubular que tem um orifício, um eixo geométrico, e uma superfície interna do membro externo de cabeça de poço tubular que tem endentações que circunscrevem o orifício e variam axialmente em posição em torno da circunferência do orifício. O método insere um membro de cabeça de poço tubular interno no membro externo de cabeça de poço tubular e uma vedação anular em um espaço anular entre o membro externo de cabeça de poço tubular e o membro de cabeça de poço tubular interno. O método impele a vedação contra as endentações para que as endentações deformem a vedação e criem uma barreira no espaço anular.

Uma vantagem de uma realização preferencial é que a mesma fornece um conjunto de cabeça de poço que poder vedar com múltiplas superfícies vedantes independentes com risco reduzido de travamento hidráulico. Isso é realizado pelo fornecimento de um trajeto de fluxo para fluido residente entre endentações para sair da área de endentação durante ajuste do conjunto de cabeça de poço. Além disso, as realizações reveladas fornecem capacidade de travamento aumentada pela vedação, desse modo limitando instâncias de movimento para cima de um gancho de invólucro vedado a um alojamento de alta pressão ou cabeça de poço. Além disso ainda, as realizações reveladas fornecem um conjunto de cabeça de poço com tolerância aumentada para dano de orifício de poço quando instala o conjunto de cabeça de poço em localizações submarinas Breve Descrição dos Desenhos A fim de que a maneira com que as características, vantagens e objetos da invenção, assim como outros que se tornarão aparentes, são conquistados, e podem ser entendidos em maior detalhe, descrição mais particular da invenção brevemente agrupados acima, podem ser tidos como referência às realizações do mesmo que estão ilustradas nos desenhos anexos que formam uma parte deste relatório descritivo. Deve ser notado, entretanto, que os desenhos ilustram apenas uma realização preferencial da invenção e, portanto, não devem ser considerados limitantes de seu escopo à medida que a invenção pode admitir outras realizações igualmente eficazes. A Figura 1 é uma vista em corte de um alojamento de alta pressão de uma cabeça de poço submarina de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 2 é uma vista em corte ampliada de uma pluralidade de endentações do alojamento de alta pressão da Figura 1, de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 2A é uma vista ampliada de uma porção da pluralidade de endentações do alojamento de alta pressão da Figura 2, de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 3 é uma vista em corte do alojamento de alta pressão da Figura 1 que tem componentes adicionais de um conjunto de cabeça de poço submarino dispostos no mesmo, de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 4 é uma vista em corte esquemática de uma porção do conjunto de cabeça de poço da Figura 3, que ilustra um conjunto de vedação em uma posição não energizada ou não ajustada entre o alojamento de alta pressão e um gancho de invólucro de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 5 é uma vista em corte esquemática da porção do conjunto de cabeça de poço da Figura 4, que ilustra o conjunto de vedação em uma posição energizada ou ajustada entre o alojamento de alta pressão e o gancho de invólucro de acordo com uma realização da presente invenção. A Figura 6 é uma vista esquemática de uma porção da pluralidade de endentações da Figura 2, que ilustra movimento fluido durante energização do conjunto de vedação das Figuras 4 e 5 de acordo com uma realização da presente invenção.

Descrição Detalhada da Realização Preferencial A presente invenção agora será descrita mais completamente deste ponto em diante no presente documento com referência aos desenhos anexos, que ilustram realizações da invenção. Esta invenção pode, entretanto, ser concretizada de várias formas diferentes e não deve ser interpretada como limitadora às realizações ilustradas apresentadas no presente documento. De preferência, estas realizações são fornecidas a fim de que esta revelação seja cuidadosa e completa, e represente completamente o escopo da invenção àqueles versados na técnica. Números semelhantes referem-se a elementos semelhantes por todo o documento.

Na discussão a seguir, detalhes específicos numerosos são apresentados para fornecer um entendimento cuidadoso da presente invenção. Entretanto, será óbvio para aqueles versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem tais detalhes específicos. Adicionalmente, na maioria dos casos, detalhes que dizem respeito à colocação de cabeça de poço, construção, operação, e semelhantes foram omitidos, na medida em que como tais detalhes não são considerados necessários para obter um entendimento complete da presente invenção, e são considerados como estando dentro das habilidades de pessoas versadas na técnica relevante. Como usado no presente documento, termos tais como acima e abaixo são usados para descrever posição relativa de componentes da invenção como ilustrado e não se destinam a limitar as realizações reveladas a uma orientação vertical ou horizontal. A Figura 1 ilustra uma vista em corte parcial de um alojamento de alta pressão 13 de um conjunto de cabeça de poço submarino 11.0 conjunto de cabeça de poço submarino 11 pode ser qualquer conjunto de cabeça de poço adequado descartável em um ambiente submarino para perfurar e produzir fluido de uma localização submarina. Na realização ilustrada, alojamento de alta pressão 13 fornece a interface de recipiente de pressão entre um dispositivo antiestouro (não mostrado) e invólucro de poço (não mostrado) dispostos no alojamento de alta pressão 13. O alojamento de alta pressão 13 pode incluir um ou mais dos seguintes: um perfil de vedação dupla na interface conectora de cabeça de poço, uma área de vedação de ferramenta de teste de isolamento de dispositivo antiestouro, a perfil de câmera de ferramenta de funcionamento, e um ou mais perfis de vedação de gancho 15. Os perfis de vedação 15 podem ser formados em um orifício 17 do alojamento de alta pressão 13. O orifício 17 e o alojamento de alta pressão têm um eixo geométrico comum 19. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que um ou mais ganchos de invólucro e tiras de invólucro associadas assim como um ou mais ganchos de tubulação e tiras de tubulação associadas podem estar dispostos no interior do alojamento de alta pressão 13. Em algumas realizações, um coxim de travamento ou gancho de travamento podem estar dispostos no interior do alojamento de alta pressão 13 para fornecer capacidade de pressão adicional para o sistema. Uma pessoa versada na técnica também reconhecerá que um perfil de vedação separado 15 pode ser formado no orifício 17 para todo gancho ou coxim esperados para serem dispostos no interior do alojamento de alta pressão 13. Uma pessoa versada na técnica entenderá que outro equipamento, tal como árvores submarinas e semelhantes, podem incluir os perfis de vedação 15 como descrito no presente documento. A Figura 2 ilustra uma vista detalhada do perfil de vedação 15 do alojamento de alta pressão 13. O perfil de vedação 15 pode ser formado de uma pluralidade de endentações 21. Como mostrado na Figura 2, as endentações 21 são sulcos formados no orifício T7 do alojamento de alta pressão 13. Referindo-se à Figura 2A, cada endentação 21 pode ter a perfil em seção transversal triangular que tem uma crista 23, um flanco superior 25, e um flanco inferior 27. Em uma realização, as cristas 23 das endentações adjacentes 21 estão separadas por uma distância 29. Em uma realização, a distância 29 pode ser aproximadamente um oitavo de uma polegada. Uma pessoa versada na técnica entenderá que a distância 29 pode variar o quanto necessário para a aplicação particular para a qual o alojamento de alta pressão 13 é colocado em uso. Por exemplo, a distância 29 pode ser aumentada ou diminuída o quanto necessário para aumentar ou diminuir capacidades de travamento e aptidão de tolerância a dano do conjunto de cabeça de poço 11.0 flanco superior 25 e o flanco inferior 27 das endentações adjacentes 21 se unem em um vale 31. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que os vales 31 podem ser espaçados por uma distância equivalente à distância 29 e podem variar o quanto necessário para a aplicação particular do alojamento de alta pressão 13. Cada endentação 21 pode ter uma profundidade 33 a partir da crista 23 até o vale 31. Nas realizações ilustradas, a profundidade 33 é uniforme para qualquer seção transversal axial dada do alojamento de alta pressão 13. De maneira similar, a distância 29 pode ser uniforme para qualquer seção transversal axial dada do alojamento de alta pressão 13. Em uma realização, as endentações 21 são usinadas para o interior do orifício 17 do alojamento de alta pressão 13 com um torno controlado numericamente por computador ou uma máquina manual direcionada por câmera. Em outras realizações, o alojamento de alta pressão 13 pode ser moldado com as endentações 21. Uma pessoa versada na técnica entenderá que qualquer método adequando pode ser usado para formar as endentações 21.

Cada crista 23 circunscreve o orifício 17 a fim de que uma crista 23 possa ser rastreada a partir de uma localização circunferencial, em torno do orifício 17 para retornar à localização circunferencial em que o rastreamento começou. Por exemplo, cada crista 23 pode formar uma linha contígua em torno da circunferência do orifício 17 a fim de que o rastreamento comece e termine na mesma altura axial e posição radial em que começou. De maneira similar, o flanco superior 25, o flanco inferior 27, e o vale 31 de cada endentação 21 podem ser rastreados a partir de uma localização circunferencial, em torno do orifício 17 para retornar à localização circunferencial em que o rastreamento começou. As cristas 23 de cada endentação 21 podem variar axialmente em torno da circunferência do orifício 17 como mostrado na Figura 2. Por exemplo, se a localização 22 é designada como uma altura de linha de base para a endentação superior 21 dentre a pluralidade de endentações 21, as localizações 24,28, e 30 podem todas ter posições axiais diferentes relativas à localização 22. Nesse exemplo, um rastreamento da endentação superior 21 que começa na localização 22 seria contínuo em torno do orifício 17 e retornaria à localização 22. Como mostrado, algumas localizações da endentação superior 21 podem estar posicionadas axialmente mais altas relativas à localização 22. Por exemplo, as localizações 28 e 30 têm posições axiais mais altas no orifício 17 relativas à localização 22. De maneira similar, algumas localizações da endentação superior 21 podem estar posicionadas axialmente mais baixas que a localização 22. Por exemplo, a localização 24 tem uma posição axial mais baixa no orifício 17 que a localização 22. Ainda além disso, algumas localizações podem estar posicionadas na mesma altura axial que a localização 22. Por exemplo, a localização 26 tem uma altura axial equivalente como a localização 22. Na realização ilustrada, as cristas 23 têm localizações múltiplas tanto axialmente mais altas quanto axialmente mais baixas que a localização 22 enquanto mantém uma linha contígua que circunscreve o orifício 17. Na realização ilustrada, a variação axial das cristas 23 das endentações 21 oscilam de uma maneira sinusoidal. Dessa forma, a posição axial da crista 23 varia com uma amplitude equivalente tanto axialmente acima quanto axialmente abaixo da localização inicial 22. De maneira similar, os flancos superiores 25, os flancos inferiores 27, e os vales 31 variam axialmente em torno da circunferência do orifício 17 com a crista 23 como descrito acima. Desta maneira, cada endentação 21 pode ter localizações mais altas, mais baixas, e equivalentes de posições axiais relativas a uma posição inicial selecionada em uma localização circunferencial arbitrária das endentações 21. Opcionalmente, as endentações 21 podem seguir um trajeto de aproximadamente qualquer forma de onda, mesmo que a forma de onda seja ou não sequencial, simétrica, ou curvada.

Uma pessoa versada na técnica entenderá que localização axial de uma endentação particular ou pluralidade de endentações 21 pode variar com uma variedade de formatos e padrões diferentes para variar a altura de uma faixa de vedação formada pelo perfil de vedação 15 como descrito em maior detalhe abaixo.

Como mostrado na Figura 2, perfil de vedação 15 pode incluir as endentações parciais 32. As endentações parciais 32 são formadas no orifício 17 a fim de que as endentações 21, 32 ocupem substancialmente uma altura total 34 do perfil de vedação 15. As endentações parciais 32 têm uma profundidade similar 33, intervalo ou altura 29, e partes componentes, os flanco&superiores 25, os flancos inferiores 27, as cristas 23 e os vales 31 como cada endentação 21. As endentações parciais 32 podem apenas ser parcialmente formadas a fim de que um rastreamento de uma endentação parcial 32 não seja contínuo em torno da -y circunferência do orifício 17, As endentações parciais 32 podem variar axialmente em altura de uma maneira similar às endentações 21 criando canais de fluido parcial para o fluxo de fluido descrito em maior detalhe abaixo. No exemplo da Figura 2, cada uma das endentações parciais 32 se estende por uma distância menor que a circunferência do orifício 17 e é afastada de cada endentação parcial adjacente 32. Apesar de mostradas como sendo substancialmente equidistantes, as endentações parciais 32 podem ter comprimentos que variam e serem afastadas a distâncias regulares ou irregulares.

Ilustrado em uma vista em corte lateral na Figura 3 está um exemplo de um conjunto de cabeça de poço 35 e uma ferramenta de funcionamento 37 inserida no conjunto de cabeça de poço 35. A ferramenta de funcionamento 37 inclui um mandril interno 39, que tem uma extremidade superior rosqueada para conexão a um dispositivo de ascensão e/ou descendência, tal como uma tubulação de perfuração (não mostrada). A tubulação de perfuração, que em um exemplo pende para baixo a partir de uma plataforma de perfuração (não mostrada), pode ser usada para ascensão, descendência, e operação de uma ferramenta de funcionamento 37. O conjunto de cabeça de poço 35 da Figura 3 inclui o alojamento de alta pressão 13, também referido como um alojamento anular de cabeça de poço externo. A ferramenta de funcionamento 37 é mostrada assentando um gancho de invólucro 41 no interior do alojamento de alta pressão 13. Após assentar o gancho de invólucro 41 no alojamento de alta pressão 13, um espaço anular é formado entre porções respectivas do gancho de invólucro 41 e o alojamento de alta pressão 13. Ganchos adicionais de configurações similares são ilustrados coaxialmente no interior do alojamento de alta pressão 13 e abaixo do gancho de invólucro 41. Os ganchos adicionais incluem, um gancho de ligação 43 e outro gancho de invólucro 45 embaixo do gancho de ligação 43. Os conjuntos de vedação 47 são ilustrados ajustados nos espaços anulares entre cada um dos ganchos 41,43,45 e o alojamento de alta pressão 13 como descrito em maior detalhe abaixo. Em cada localização do conjunto de vedação 47, um perfil de vedação 15 pode ser formado no alojamento de alta pressão 13.

Referindo-se à Figura 4, o alojamento de alta pressão 13 é um membro tubular grande localizado na extremidade superior de um poço, tal como um poço submarino. O gancho de invólucro 41 é um conduto tubular preso à extremidade superior de uma tira de invólucro (não mostrado). O gancho de invólucro 41 tem um anteparo voltado para cima 51 em seu exterior. Uma parede exterior 53 do gancho de invólucro 41 é paralela à parede do orifício 17 mas espaçada para o interior. Isso resulta em um bolso anular, folga, ou espaço anular 52 entre o gancho de invólucro parede exterior 53 e o orifício 17. As endentações 55 estão localizadas na parede exterior 53 do gancho de invólucro 41. As endentações 55 são similares às endentações 21, das Figuras 2 e 2A, adaptadas para circunscreverem a parede exterior 53 do gancho de invólucro 41. As endentações 55 podem ter uma variação sínusoidal de posição axial similar. Quando dispostas no alojamento de alta pressão 13, as endentações 55 do gancho de invólucro 41 podem estar radialmente adjacentes às endentações 21 do alojamento de alta pressão 13. O conjunto de vedação 47 assenta no espaço anular 52 entre o gancho de invólucro parede exterior 53 e orifício 17.0 conjunto de vedação 47 pode ser feito totalmente de componentes de metal. Esses componentes podem incluir um membro de vedação, em geral, em formato de U 57. O membro de vedação 57 tem uma parede ou perna externa 59 e uma parede ou perna paralela interna 61, sendo que as pernas 59,61 são conectadas no fundo por uma base e abertas no topo. O diâmetro interno da perna externa 59 é espaçado radialmente para fora do diâmetro externo da perna interna 61. Isso resulta em uma folga anular 63 entre as pernas 59, 61. O diâmetro interno e o diâmetro externo são superfícies cilíndricas lisas paralelas uma com a outra. De maneira similar, o diâmetro interno da perna interna 61 e o diâmetro externo da perna externa 59 são superfícies lisas, cilíndricas e paralelas.

Um anel energizador 65 é empregado para forçar as pernas 59,61 a se separarem radialmente uma da outra e a engate de vedação com as endentações 21, 55 como mostrado na Figura 5. As endentações 55,21 mordem na perna interna 61 e na perna externa 59, respectivamente, do conjunto de vedação 47 à medida que o anel energizador 65 força as pernas externas e internas 59,61 contra as endentações 21, 55. O anel energizador 65 tem um diâmetro externo que engatará por meio de atrito o diâmetro interno da perna externa 59.0 anel energizador 65 tem um diâmetro interno que engatará por meio de atrito o diâmetro externo da perna interna 61. A espessura radial do anel energizador 65 é maior que a dimensão radial inicial da folga 63.

Nas realizações ilustradas, o orifício 17 pode ser preenchido com fluido durante funcionamento, assentamento, e ajuste do gancho de invólucro 41 e do conjunto de vedação 47. À medida que o anel energizador 65 se move axialmente para baixo dentro da folga 63, a fim de que a vedação seja formada por endentações de engate 21 de cima para baixo do perfil de vedação 15. As endentações superiores 21 tal como a endentação 21A da Figura 6 mordem para o interior e deformam a superfície vedante do membro de vedação 57 para criar uma faixa de vedação na endentação 21 A. À medida que o membro de vedação em formato de U 57 engata as endentações sucessivas 21 i.n, 55i.n, faixas de vedação circunferenciais podem ser formadas em cada endentação 21,55 sequencialmente a partir de uma extremidade superior do membro de vedação 57 até uma extremidade inferior do membro de vedação 57.0 membro em formato de U 57 engata cada endentação 21,55 próximo a um ponto de inflexão 67 em que as endentações mudam de direção, ilustrado na Figura 6. Um movimento axial continuado para baixo do anel energizador 65 faz com que o membro de vedação em formato de U 57 engate sucessivamente mais de cada endentação 21, 55, deformando o membro de vedação 57 para o interior dos vales 31. À medida que isso ocorre, fluido residente entre as cristas adjacentes 23 de cada endentação 21,55, por exemplo, entre a crista 23i e a crista 232 das endentações 212 e 212, respectivamente, flui a partir dos pontos de inflexão 67 em direção aos pontos de inflexão 69 em que as endentações 21, 55 mudam de direção opostamente ao ponto de inflexão 67 como mostrado pelas setas 71. Por exemplo, como mostrado na Figura 6, fluido pode fluir a partir das localizações relativas mais altas 26,28, e 30 em direção à localização 24. Em algumas realizações, uma porção do fluido residente entre as cristas adjacentes 23 flui para fora das endentações 21,55. Desta maneira, o volume de fluido que pode estar aprisionado pelo membro de vedação em formato de U 57 entre as endentações adjacentes 21,55 pode ser reduzido. Redução de volume de fluido entre o membro de vedação em formato de U 57 e as endentações 21, 55 aumenta engate entre o membro de vedação em formato de U 57 e as endentações 21,55, deformando mais do membro de vedação em formato de U 57 para o interior das endentações 21, 55 para criar capacidades maiores de travamento e reduzir instâncias de travamento hidráulico durante ajuste de vedação. Curvar as endentações aumenta seu comprimento eficaz e dessa forma seu volume total.

Consequentemente, as realizações reveladas fornecem numerosas vantagens. Por exemplo, as realizações reveladas fornecem um conjunto de cabeça de poço que pode vedar com múltiplas superfícies vedantes independentes com risco reduzido de travamento hidráulico. Isso é realizado pelo fornecimento de um trajeto de fluxo para fluido residente entre endentações para sair da área de endentação durante ajuste do conjunto de cabeça de poço. Além disso, as realizações reveladas fornecem aptidão aumentada de travamento pela vedação, assim limitando instâncias de movimento para cima de um gancho de invólucro vedado a um alojamento de alta “pressão ou cabeça de poço. Ainda além disso, as realizações reveladas fornecem um conjunto de cabeça de poço com tolerância aumentada para dano de orifício de poço ao instalar o conjunto de cabeça de poço em localizações submarinas. É entendido que a presente invenção pode tomar muitas formas e realizações. Consequentemente, diversas variações podem ser feitas no anteriormente citado sem se afastar do espírito ou escopo da invenção. Tendo dessa forma descrito a presente invenção por referência a certas de suas realizações preferenciais, é notado que as realizações reveladas são ilustrativas em vez de limitantes em sua natureza e que uma larga faixa de variações, modificações, mudanças, e substituições são contempladas na anteriormente citada revelação e, em algumas instâncias, algumas características da presente invenção podem ser empregadas se um uso correspondente das outras características. Muitas das tais variações e modificações podem ser consideradas óbvias e desejáveis por aqueles versados na técnica com base em uma análise da descrição anteriormente citada das realizações preferenciais. Consequentemente, é apropriado que as reivindicações anexas sejam interpretadas amplamente e em uma maneira consistente com o escopo da invenção.

Reivindicações

Claims (18)

1. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), que compreende: um membro externo de cabeça de poço tubular (13) com um orifício (17) que tem um eixo geométrico (19) e uma superfície vedante (15) que se estende por uma distância axial ao longo de uma superfície de diâmetro interno do orifício (17); endentações (21) na superfície vedante (15) que circunscrevem o orifício (17) ao longo de um trajeto axialmente ondulante; um membro tubular interno (41) no membro externo de cabeça de poço tubular (13); e um elemento de vedação (47) entre o membro de cabeça de poço tubular interno (41) e o membro externo de cabeça de poço tubular (13) e impelidos contra as endentações (21) para formar uma interface vedante.

2. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 1, em que a posição axial de cada endentação (21) varia de maneira sinusoidal.

3. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 2, em que cada endentação dentre a pluralidade de endentações é substancialmente paralela a endentações adjacentes.

4. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 1, em que as endentações (21) estão espaçadas de maneira equidistante de cada endentação adjacente (21).

5. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente endentações (55) em uma superfície vedante sobre uma superfície de diâmetro externo do membro tubular interno (41), as endentações (55) que circunscrevem o membro tubular interno (41) ao longo de um trajeto axialmente ondulante.

6. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente endentações parciais (32) na superfície vedante (15), em que cada endentação parcial (32) se estende ao longo de uma porção da circunferência do orifício (17) e segue um trajeto axialmente ondulante.

7. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 6, em que endentações parciais (32) são extremidades axiais próximas da superfície vedante (15).

8. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 6, em que cada uma das endentações parciais (32) são substancialmente similares.

9. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 6, em que endentações parciais adjacentes (32) estão espaçadas de maneira equidistante uma da outra.

10. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), que compreende: um membro externo de cabeça de poço tubular (13) com um orifício (17) que tem um eixo geométrico (19) e uma superfície vedante (15) que se estende por uma distância axial ao longo de uma superfície de diâmetro interno do orifício (17); endentações (21) na superfície vedante (15) que circunscrevem o orifício (17) ao longo de um trajeto axialmente ondulante; endentações parciais (32) na superfície vedante (15), em que cada endentação parcial (32) se estende ao longo de uma porção-da circunferência do orifício (17) e segue um trajeto axialmente ondulante; um membro tubular interno (41) no membro externo de cabeça de poço tubular (13); e um elemento de vedação (47) entre o membro de cabeça de poço tubular interno (41) e o membro externo de cabeça de poço tubular (13) e impelidos contra as endentações (21) para formar uma interface vedante.

11. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 10, que compreende adicionalmente endentações (55) em uma superfície vedante sobre uma superfície de diâmetro externo do membro tubular interno (41), sendo que as endentações (55) circunscrevem o membro tubular interno (41) ao longo de um trajeto axialmente ondulante.

12. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 11, que compreende adicionalmente endentações parciais na superfície vedaTite na-superfície de diâmetro externo do membro tubular interno (41), em que cada endentação parcial se estende ao longo de uma porção da superfície de diâmetro externo e segue um trajeto axialmente ondulante.

13. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 10, em que a posição axial de cada endentação (21) varia de maneira sinusoidal.

14. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (11), de acordo com a reivindicação 10, em que cada endentação (21) dentre a pluralidade de endentações (21) é substancialmente paralela às endentações adjacentes (21).

15. MÉTODO PARA FORMAÇÃO DE UM CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO, (11) que compreende: (a) fornecer um membro externo de cabeça de poço tubular (13) que tem um orifício (17), um eixo geométrico (19) e uma superfície interna do membro externo de cabeça de poço tubular (13) que tem endentações (21) que circunscrevem o orifício (17) e variam- axialmente em posição em torno da circunferência do orifício (17); (b) inserir um membro de cabeça de poço tubular interno (41) no membro externo de cabeça de poço tubular (13); (c) inserir uma vedação anular (47) em um espaço anular (52) entre o membro externo de cabeça de poço tubular (13) e o membro de cabeça de poço tubular interno (41); e (d) impelir a vedação (47) contra as endentações (21) para que as endentações (21) deformem a vedação (47) e criem uma barreira no espaço anular (52).

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (a) compreende adicionalmente fornecer cada endentação (21) com uma posição axial que varia de maneira sinusoidal.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (a) compreende adicíonalmente fornecer endentações (55) sobre uma circunferência externa do membro de cabeça de poço tubular interno (41).

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (a) compreende adicionalmente fornecer endentações parciais no membro externo de cabeça de poço tubular (13), em que as endentações parciais se estendem ao longo de uma porção da circunferência do orifício (17).