BR102013026949B1 - Processo para instalação de um conjunto solidário e condutor de revestimento - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA INSTATAÇÃO DE UM CONJUNTO SOLIDÁRIO CONSISTINDO DE ESTACA DE SUCÇÃO E CONDUTOR DE REVESTIMENTO. A presente invenção se refere a um processo para a instalação de um conjunto solidário, o qual a primeira etapa de cravamento ocorre pelo peso próprio do conjunto e uma segunda etapa através da sucção para completar o cravamento do conjunto no solo marinho. Além disso, a presente invenção apresenta o próprio conjunto solidário contendo, principalmente, uma ou mais estacas de sucção associadas com um ou mais condutores de revestimentos.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] O presente pedido de patente de invenção se refere a um processo de instalação de um conjunto solidário, o qual ocorre inicialmente pelo próprio peso do conjunto e em uma segunda etapa por sucção. Além disso, o presente pedido refere-se ao próprio conjunto solidário contendo uma ou mais estacas de sucção e um ou mais condutores de revestimento utilizado, principalmente, para conferir rigidez estrutural e suportar os esforços transferidos no poço de petróleo.

ESTADO DA TÉCNICA

[0002] Vários sistemas foram desenvolvidos no estado da técnica em relação aos condutores de revestimento e processos para instalação dos mesmos.

[0003] No entanto, todos os desenvolvimentos encontrados no estado da técnica apresentam certas dificuldades de procedimentos, problemas esses solucionados com a presente invenção.

[0004] Na realidade, tais problemas se referem diretamente à logistica empregada nos procedimentos, o que ocasiona aumento expressivo nos custos.

[0005] Atualmente, o condutor de revestimento, equipamento utilizado há décadas pela indústria de perfuração de petróleo, é instalado pela plataforma de perfuração como uma operação de seu programa de trabalho.

[0006] Para a mencionada instalação do dito condutor alguns métodos podem ser utilizados, tais como, a instalação do condutor de revestimento utilizando sonda e instalação do condutor de revestimento utilizando um navio do tipo AHTS.

[0007] A instalação do condutor de revestimento utilizando sonda pode ocorrer através do jateamento, na qual o dito condutor desce até o solo marinho em conjunto com a broca de menor diâmetro. Esta broca possui orificios por onde a água é jateada contra o solo, e assim, gera uma abertura maior do que o diâmetro do condutor de revestimento, o qual é encaixado, e por fim, cimentado na região em contato com o solo e instalado.

[0008] Outra forma de instalação do condutor de revestimento utilizando sonda é a perfuração, na qual o dito condutor desce até o solo marinho em conjunto com a broca com ajuste de diâmetro, e esta exerce uma força rotacional para a perfuração do solo, gerando uma abertura maior do que o diâmetro do condutor de revestimento, e assim, o mesmo é encaixado, cimentado na região em contato com o solo e instalado.

[0009] Ainda há a instalação do condutor de revestimento utilizando um navio do tipo AHTS. Essa técnica é descrita pelo documento BR0714967 (Intermoor - data de prioridade de 20 de Julho de 2005), a qual se refere a um método para pré-instalar condutores de revestimento utilizando um martelo hidráulico. Um navio de manuseio de de revestimento no leito marinho. Os ditos condutores inicialmente penetram o leito marinho até uma primeira profundidade sob seu próprio peso, e a instalação é finalizada através da utilização do martelo hidráulico Neste método, o condutor é instalado antes da chegada da plataforma de perfuração ao local do poço, excluindo esta operação do programa de trabalho da plataforma diminuindo o tempo total necessário à perfuração do poço.

[0010] As duas primeiras técnicas de instalação que utilizam sonda, acima mencionadas, elevam os custos dos procedimentos de perfuração, principalmente, pelo fato do custo da diária da sonda ser alta. Além disso, faz com que o condutor necessite ter um comprimento maior, em função da menor área de aço cravado no solo marinho, e ainda, há a necessidade de que o espaço entre o condutor e o solo seja cimentado para selar e aumentar capacidade estrutural, vertical e horizontal, do poço.

[0011] No que se refere à técnica do martelo hidráulico, embora seja um vantajoso método para a pré- instalação de condutores de revestimento em solo marinho, a mesma necessita de um o navio do tipo AHTS e não é viável para a instalação de 3 (três) ou menos condutores de revestimento.

[0012] Portanto, os problemas na instalação de condutores de revestimento com finalidade de perfuração em águas maritimas têm trazido grandes desafios a serem enfrentados. Por outro lado, o estado da técnica não sem a utilização da sonda e a sem a utilização do martelo hidráulico, as quais possuem um alto custo diário e requerem o processo de cimentação e um comprimento maior do condutor de revestimento para o processo de perfuração.

[0013] Como referência ao estado da técnica foram identificados os seguintes documentos, compreendendo tecnologias mais relevantes relacionadas a presente invenção.

[0014] 0 Documento US4830541 (SHELL OFFSHORE INC., data de prioridade de 30 de maio de 1986) refere-se a um aparelho de cabeça de poço e um método para o posicionamento do aparelho no fundo do oceano, além de meios para afunda-lo. Neste caso, o aparelho é equipado com um dispositivo de sucção e uma abertura central para posterior receptação do condutor de revestimento. O aparelho também proporciona uma estrutura base, a qual pode ser controlada durante a instalação para ser posicionada com um ângulo pré-determinado em relação à vertical.

[0015] O Documento acima citado descreve a instalação de um dispositivo para cabeça de poço, que não isenta a utilização de sonda para a instalação do condutor de revestimento. Não auxiliando, portanto, na resolução dos problemas apresentados no decorrer deste relatório, uma vez que, não trata especificamente da instalação dos condutores de revestimento propriamente ditos.

[0016] O Documento US6692194 (STRAND HARALD, data de prioridade de 29 de fevereiro de 2000) propõe a instalação de uma estaca de sucção no solo marinho e, em seguida, a instalação do condutor de revestimento.

[0017] O Documento acima citado descreve um conjunto não solidário da estaca com o condutor de revestimento, diferentemente do que a presente invenção propõe apresentar. Além disso, não isenta da utilização de sonda para a instalação do condutor de revestimento.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0018] É o objetivo da presente invenção apresentar um processo para a instalação de um conjunto solidário, o qual a primeira etapa de cravamento ocorre pelo peso próprio do conjunto e uma segunda etapa através da sucção para completar o cravamento do conjunto no solo marinho. Além disso, a presente invenção apresenta o próprio conjunto solidário contendo, principalmente, uma ou mais estacas de sucção associadas com um ou mais condutores de revestimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A presente invenção será melhor compreendida com base na descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0020] Figura 1 - Modelo detalhado da parte externa de um conjunto contendo um condutor (1), alojador de baixa pressão (2), estaca de sucção (3), olhais (4), conector para bomba de sucção (5), plataforma de trabalho (6), válvula de escape de água (7) e nivel (8).

[0021] Figura 2 - Modelo detalhado da parte interna de um conjunto contendo um condutor, no qual apresenta os reforços internos (9) entre o condutor de revestimento (1) e a estaca de sucção (3).

[0022] Figura 3 - Vista em corte lateral do conjunto com um condutor de revestimento (1) em uma estaca de sucção (3) com o cravamento inicial devido ao peso do conjunto e inicio do cravamento por sucção no solo marinho (10) .

[0023] Figura 4 - Vista em corte lateral do conjunto com um condutor de revestimento (1) em uma estaca de sucção (3) no término do cravamento por sucção no solo marinho (10).

[0024] Figura 5 - Vista em corte lateral do conjunto com vários condutores de revestimento (1) na região externa de uma estaca de sucção (3) com o cravamento inicial devido ao peso do sistema e inicio do cravamento por sucção.

[0025] Figura 6 - Vista em corte lateral do conjunto com vários condutores de revestimento (1) na região intermediária de duas estacas de sucção (3) com o cravamento inicial devido ao peso do sistema e inicio do cravamento por sucção.

[0026] Figura 7 - Vista de planta, de vários conjuntos, sendo cada conjunto compreendido por vários condutores de revestimento (1) na região central de uma estaca de sucção (3) com formato de um poligono regular, com o cravamento inicial devido ao peso do sistema e inicio do cravamento por sucção.

[0027] Figura 8 - Vista em corte lateral do conjunto com vários condutores de revestimento (1) acoplados a estaca de sucção (3) com formato de um poligono regular, com o cravamento inicial devido ao peso do sistema e inicio do cravamento por sucção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0028] A seguir descreveremos mais detalhadamente a presente invenção, conforme mostrado nos desenhos em anexo.

[0029] Conforme acima mencionado, o estado da técnica apresenta problemas a serem solucionados em relação à instalação de condutores de revestimento para a utilização em perfuração de poços no solo marinho.

[0030] De maneira a solucionar os problemas apresentados, envolvidos nos sistemas até então utilizados pelo estado da técnica, referentes à instalação de condutores de revestimento para utilização em perfuração de poços no solo marinho, a presente invenção propõe um conjunto solidário contendo os itens abaixo (modelos apresentados pelas figuras 1 e 2) : (a) Condutor de revestimento (1); (b) Alojador de baixa-pressão, o qual é parte do condutor de revestimento (2) ; (c) Estaca de sucção (3); (d) Olhais (4) ; (e) Conector para bomba de sucção (5); (f) Plataforma de trabalho sobre a estaca de sucção (6) ; (g) Válvulas para escape de água (7); (h) Nivel (8) ; e (i) Reforços estruturais internos e externos entre o condutor de revestimento e a estaca de sucção (9).

[0031] 0 conjunto solidário proposto pelas figuras 1 e 2 possui apenas um condutor de revestimento, contudo o conjunto solidário pode ser apresentado de outras formas geométricas contendo inúmeros condutores de revestimento e mais de uma estaca de sucção, tais como aquelas descritas pelas figuras 5 a 8.

[0032] Para a formatação de tal conjunto, o condutor de revestimento e a estaca de sucção devem ser solidários.

[0033] O condutor de revestimento é projetado para ter um diâmetro entre 50,8 a 150 centímetros e um comprimento entre 20 e 100 metros, enquanto a estaca de sucção é projetada para ter um diâmetro entre 2 a 8 metros e um comprimento, aproximadamente, entre a faixa de 5 e 40 metros inferior ao comprimento do condutor de revestimento, dependendo das características do solo.

[0034] Os reforços estruturais, demonstrados na Figura 2, devem ser fabricados com chapas de pequena espessura. Esses reforços internos precisam existir para garantir que o condutor e a estaca se mantenham coaxiais, por outro lado, não podem dificultar a penetração no solo.

[0035] As estruturas descritas, ou seja, condutor de revestimento, estaca de sucção e reforços estruturais, apresentam uma área de contato com o solo muito superior se comparadas ao condutor de revestimento isolado e desprendidas do dito conjunto, esse fato atribui mais resistência tanto às forças verticais quanto ao momento exercido pela coluna de perfuração ou equipamentos de produção. As consequências dessa resistência maior será um condutor mais curto.

[0036] Além dos dados acima apresentados, há a existência de uma grande área sobre a estaca de sucção, tal área pode ser utilizada para disposição de ferramenta de trabalhos na perfuração, esta área foi denominada nesta invenção como plataforma de trabalho.

[0037] Segue abaixo algumas ferramentas que podem ser manuseadas nessa plataforma: (j) Cabo guia entre o olhai da estaca até a plataforma na superfície. Com a devida tensão, podem ser utilizados na orientação do ROV (Remote Operated Vehicle) ou outras ferramentas. Esse cabo se torna importante em campos com correntezas fortes; (k) Câmeras fixas para monitorar a cabeça do poço. Esse monitoramento é feito pelo ROV, o que pode ser dificil com correntezas fortes; (l) Manipuladores, que podem executar tarefas como opção ao ROV. Esses manipuladores são similares aos ROVs, contudo não possuem o completo sistema de propulsão; e (m) Suporte para ferramentas de perfuração, como o BOP (Blow-Out Preventer) ou a coluna de perfuração (Drilling Risers) .

[0038] Outras ferramentas similares podem ser utilizadas na plataforma de trabalho para auxilio da perfuração e/ou continuidade de funcionamento do poço perfurado.

[0039] Para o processo de instalação do conjunto solidário, acima descrito, é utilizada uma embarcação, mais especificamente, uma embarcação com guincho e/ ou guindaste.

[0040] Pelo fato do conjunto ser solidário, apenas uma estrutura é descida até o fundo do mar. Ao chegar ao fundo, existe um cravamento inicial pelo próprio peso das peças. Esse passo inicial é importante, pois precisa garantir que o condutor penetre o suficiente para a estaca de sucção começar a segunda etapa do cravamento. O cravamento inicial, geralmente, se estabelece entre, aproximadamente, 5 e 15 metros de profundidade do solo marinho.

[0041] Com a estaca em contato com o solo, um compartimento selado é formado pelo próprio solo, parede lateral e superior da estaca de sucção, além do próprio condutor internamente. 0 condutor de revestimento é um tubo vazado, portanto é extremamente importante o selamento completo dessa câmara de sucção durante a fabricação da estrutura.

[0042] A segunda parte do cravamento ocorre através do funcionamento da bomba de sucção, a qual completa a penetração de todo o conjunto solidário no solo marinho.

[0043] Esse processo de instalação pode ser utilizado para diversos modelos geométricos de conjuntos solidários contendo um ou inúmeros condutores de revestimento, além de conter também uma ou mais estacas de sucção, assim como pode ser observados nas figuras anexas. Além disso, esse mesmo processo pode ser utilizado para instalação de outros equipamentos tais como: âncoras, estacas, pilares ou quaisquer outros elementos estruturais equivalentes.

[0044] Apesar da descrição acima mencionada em relação à presente invenção e das figuras ilustrativas anexas, uma pessoa versada na técnica poderá verificar e concluir que existem variações dentro das modalidades, além daquelas aqui especificadas.

Claims (7)

1. Conjunto solidário caracterizado pelo fato de compreender um ou mais condutores de revestimento (1), um ou mais alojadores de baixa pressão (2), uma ou mais estacas de sucção (3), olhais (4), reforços estruturais (9), uma ou mais plataformas de trabalho sobre a estaca de sucção (6) e acessórios necessários para o funcionamento do conjunto solidário.

2. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o condutor de revestimento (1) possui um diâmetro entre 50,8 e 150 centímetros e um comprimento entre 20 e 100 metros.

3. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o condutor de revestimento (1) possui, preferencialmente, um diâmetro entre 76,2 e 121,9 centímetros e um comprimento entre 20 a 60 metros.

4. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estaca de sucção (3) possui um diâmetro entre 2 e 8 metros e um comprimento, aproximadamente, entre a faixa de 5 e 40 metros inferior ao comprimento do condutor de revestimento (1).

5. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a estaca de sucção (3) possui, preferencialmente, um diâmetro entre 2 e 6 metros e um comprimento, aproximadamente, entre a faixa de 5 e 15 metros inferior ao comprimento do condutor de revestimento (1).

6. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reforços estruturais (9) estão dispostos internamente e externamente no dito conjunto solidário.

7. Conjunto solidário, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a plataforma de trabalho (6) permite o manuseio de ferramentas como (a) cabo guia entre o olhal da estaca até a plataforma na superfície; (b) câmeras fixas para monitorar a cabeça do poço; (c) manipuladores que podem executar tarefas como opção ao ROV; (d) suporte para ferramentas de perfuração, como o BOP (Blow-Out Preventer) ou a coluna de perfuração (Drilling Risers); e outras ferramentas similares.