BR102015029061A2

BR102015029061A2 - elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo melhorado

Info

Publication number: BR102015029061A2
Application number: BR102015029061A
Authority: BR
Inventors: Fife B Ellis; Steven M Hafernik
Original assignee: Dril Quip Inc
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-08-09
Also published as: NO345715B1; MY188072A; NO20151596A1; GB2532611A; US20160145952A1; GB2532611B; GB201520436D0; US9926751B2; BR102015029061B1

Abstract

elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo melhorado.de acordo com as modalidades da presente descrição, um sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo inclui uma pluralidade de cilindros para aplicação de uma tensão desejada a um elevador, uma estrutura de suporte acoplada ao elevador, e uma pluralidade de acumuladores de gás. cada um dos cilindros é acoplado à estrutura de suporte, e cada um dos acumuladores de gás é configurado para fornecer gás pressurizado para um cilindro correspondente. o elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo também inclui uma pluralidade de hastes de suporte acoplada à estrutura de suporte para reduzir os impulsos de dobra na pluralidade de cilindros.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTO DE TENSIONAMENTO DE ELEVADOR ESTILO EMBOLO MELHORADO".

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se geralmente a elementos de tensionamento de elevador para uso em plataformas flutuantes e, mais particularmente, a um elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo melhorado.

Antecedentes [002] Vários tipos de elementos de tensionamento de elevador foram vislumbrados para uso na indústria de óleo e gás. Esses elementos de tensionamento ajudam a manter uma tensão desejada em um elevador se estendendo entre um poço de óleo submarino e uma plataforma de superfície (por exemplo, flutuante). Os elementos de tensionamento de elevador estilo êmbolo são frequentemente utilizados para fornecer tensão aos elevadores utilizados em aplicações de plataforma de extensão de tensão e mastro (TLP), Os elementos de tensionamento de elevador estilo êmbolo também podem ser utilizados em aplicações semissubmersíveis tipo árvore seca. Os elementos de tensionamento estilo êmbolo incluem cilindros hidropneumáticos utilizados para manter uma tensão quase constante nos elevadores de produção ou elevadores de perfuração à medida que a plataforma flutuante move no oceano devido às ondas, corrente e outros fatores.

[003] Em elementos de tensionamento estilo êmbolo convencionais, os cilindros são expostos a uma variedade de diferentes condições de carregamento. Infelizmente, os elementos de tensionamento estilo êmbolo tradicionais podem ter dificuldade em resistir às cargas de dobra que podem ser impressas aos cilindros hidropneumáticos dos elementos de tensionamento. Por exemplo, os sistemas de elemento de tensionamento são tipicamente projetados de modo que se um cilindro falhar, os cilindros restantes podem manter uma tensão desejada no elevador. No entanto, durante essa situação, grandes impulsos de dobra podem ser aplicados ao elevador devido ao desequilíbrio na carga de tensão sendo suportada pelos cilindros restantes. Adicionalmente, os cilindros podem ser expostos à compressão devido aos movimentos que ocorrem na plataforma. Em alguns casos, os elementos de tensionamento estilo êmbolo podem ser expostos à torção, onde a direção da força de cilindro tende a adicionar o carregamento de torção em vez de resistir à mesma.

[004] Para solucionar essas condições de carregamento diferentes e para proteger o elevador contra dobra, os elementos de tensionamento existentes frequentemente incluem estruturas complexas para orientar o elevador enquanto reduz a força de dobra nos cilindros. Infelizmente, essas estruturas podem ser volumosas e podem reduzir o acesso do operador à boca de poço de superfície e ao equipamento de árvore.

Breve Descrição dos Desenhos [005] Para uma compreensão mais completa da presente descrição e suas características e vantagens, referência é feita agora à descrição a seguir, levada em consideração em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais: A figura 1 é uma vista em perspectiva de um elemento de tensiona-mento de elevador estilo êmbolo, de acordo com uma modalidade da presente descrição; A figura 2 é uma vista dianteira do elemento de tensionamento de elevador tipo êmbolo da figura 1 sendo movido a partir de uma posição de movimento descendente para uma posição de movimento ascendente, de acordo com uma modalidade da presente descrição; A figura 3 é uma vista superior de um elemento de tensionamento de elevador tipo êmbolo da figura 1, de acordo com uma modalidade da presente descrição; A figura 4 é uma vista em corte tirada ao longo das linhas A-A do elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo da figura 2, de acordo com uma modalidade da presente descrição; e A figura 5 é uma vista transversal tirada ao longo das linhas C-C do elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo da figura 3, de acordo com uma modalidade da presente descrição.

Descrição Detalhada [006] Modalidades ilustrativas da presente descrição são descritas em detalhes aqui. No interesse da clareza, nem todas as características de uma implementação real são descritas nesse relatório. Será, obviamente, apreciado que no desenvolvimento de qualquer modalidade real, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser feitas para se alcançar os objetivos específicos dos projetistas, tal como conformidade com o sistema relacionado e restrições comerciais, que variarão de uma implementação para outra. Ademais, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e demorado, mas, não obstante, seria uma rotina para os versados na técnica tendo o benefício da presente descrição. Adicionalmente, de forma alguma os exemplos a seguir devem ser lidos como responsáveis pela limitação, ou definição, do escopo da descrição.

[007] Determinadas modalidades de acordo com a presente descrição podem ser direcionadas para um sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo melhorado. De acordo com as modalidades da presente descrição, o sistema de tensionamento de elevador estilo êmbolo inclui uma pluralidade de cilindros para aplicação de uma tensão desejada a um elevador, uma estrutura de suporte acoplada ao elevador, e uma pluralidade de acumuladores de gás. Cada um dos cilindros é acoplado à estrutura de suporte, e cada um dos acumuladores de gás pode ser interno a um cilindro correspon- dente dentre os cilindros para fornecer gás pressurizado para os cilindros. O elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo também inclui uma pluralidade de hastes de suporte acopladas à estrutura de suporte para reduzir os impulsos de dobra na pluralidade de cilindros.

[008] Em algumas modalidades, os cilindros do elemento de tensionamento de elevador são acoplados a uma plataforma flutuante em um único ponto de conexão singular. Em algumas modalidades, o elemento de tensionamento de elevador inclui uma pluralidade de acumuladores de gás externos para fornecer um volume adicional de gás para os cilindros durante a operação de movimento. As hastes de suporte podem ser acopladas à estrutura de suporte em posições que são dispostas radialmente para fora do elevador, e os cilindros podem ser acoplados à estrutura de suporte em posições dispostas entre as hastes de suporte. Essa disposição pode reduzir o impulso de dobra geral sofrido pelos cilindros.

[009] Voltando-se agora para os desenhos, a figura 1 ilustra um elemento de tensionamento estilo êmbolo 10 que utiliza uma pluralidade de cilindros hidropneumático 12 para manter uma tensão desejada em um elevador 14. O elevador 14 pode geralmente ser acoplado entre uma plataforma flutuante e um dispositivo de poço submarino. Cada cilindro 12 pode incluir uma parte de êmbolo 13 e uma parte de haste 15 dispostas parcialmente na parte de êmbolo 13. A parte de haste 15 é projetada para ser movida com relação à parte de êmbolo 13 para alongar ou comprimir o cilindro 12 em resposta ao movimento da plataforma flutuante com relação ao dispositivo de poço submarino.

[0010] O elemento de tensionamento 10 pode incluir uma pluralidade de acumuladores de gás 16 para fornecer uma quantidade desejada de gás para manter uma tensão desejada no elevador 14 à medida que os cilindros 12 são movidos. Como ilustrado na figura 5, os acumuladores de gás primários 16 podem ser acumuladores internos dispostos dentro da parte de êmbolo oca 13 e/ou a parte de haste 15 do cilindro 12. Cada cilindro 12 pode ser mantido em uma faixa determinada de tensão pelo dimensionamento adequado do acumulador de gás correspondente 16. O dimensionamento do acumulador 16 pode ser determinado com base em um movimento desejado e rigidez do cilindro 12.

[0011] Em algumas modalidades, a quantidade de gás pressurizado necessária para manter a tensão no elevador 14 à medida que o cilindro 12 move pode exceder o volume disponível no acumulador interno 16 do cilindro 12. Dessa forma, o elemento de tensionamento 10 pode incluir um acumulador externo 20 para cada cilindro 12 que é canalizado para o cilindro adequado 12 para fornecer o volume de gás desejado.

[0012] O elemento de tensionamento estilo êmbolo 10 é geralmente acoplado a uma plataforma flutuante (não ilustrada) onde as operações de perfuração e produção são realizadas. À medida que a plataforma flutuante move em resposta às ondas, corrente e outros fatores, os cilindros 12 do elemento de tensionamento 10 alongam ou comprimem enquanto mantêm uma tensão desejada no elevador 14. Em algumas modalidades, os cilindros 12 podem ser montados diretamente no casco da plataforma flutuante, ou em uma estrutura 22 que é montada no casco. Como ilustrado na figura 1, a parte de êmbolo 13 do cilindro 12 pode ser acoplada à estrutura 22, enquanto a parte de haste 15 pode mover para cima ou para baixo para mover o elevador 14 com relação à estrutura 22.

[0013] O elemento de tensionamento 10 pode incluir uma estrutura superior 24 que é montada na parte de haste 15 de cada cilindro 12. A estrutura superior 24 pode mover para cima e para baixo à medida que os cilindros 12 são movidos. Esse movimento do elemento de tensionamento 10 é ilustrado na figura 2. Por exemplo, a estrutura superior 24 pode mover a partir de uma posição de movimento descendente 26 para uma posição nula 28 e para uma posição de movimento ascendente 30. A estrutura superior 24 pode servir como uma interface para um anel de elemento de tensionamento de elevador 32 que é fixado ao elevador 14 em uma junta de tensão 34. Isso permite que a estrutura superior 24 mova o elevador 14 para cima e para baixo com relação a uma plataforma móvel através dos cilindros de movimento 12, afim de manter a tensão desejada no elevador 14.

[0014] Em algumas modalidades, o elemento de tensionamento 10 pode incluir uma pluralidade de hastes de suporte 36 projetadas para fornecer suporte estrutural para reduzir os impulsos de dobra e cargas de torção que, do contrário, seriam transferidos para os cilindros 12. As hastes de suporte 36 podem ser conectadas à estrutura superior 24 e projetadas para passar através de uma estrutura inferior 38. Como ilustrado, em algumas modalidades a estrutura inferior 38 pode ser acoplada (por exemplo, através de barras de suporte 39) à estrutura 22. Um anel de suporte inferior 40 pode prender as hastes de suporte 36 abaixo da estrutura inferior 38, e o elevador 14 pode passar através de um centro do anel de suporte inferior 40. As hastes de suporte 36 podem ser fixadas em cima na estrutura superior 24 e no fundo no anel de suporte inferior 40.

[0015] As hastes de suporte 36 podem ser fixadas à estrutura superior 24 de modo que sejam radialmente espaçadas por uma distancia determinada 41 do elevador 14, como ilustrado na figura 4. Essa distância 41 pode ser grande o suficiente para que as hastes de suporte 36 tenham um módulo de seção efetivo capaz de resistir a quaisquer impulsos de dobra ou cargas de torção que, do contrário, seriam transferidos para dentro dos cilindros 12. Como ilustrado nas figuras 3 e 4, os cilindros 12 podem ser fixados à estrutura superior 24 em posições localizadas entre as hastes de suporte 36. Dessa forma, os cilin- dros 12 podem ser radialmente espaçados por uma distância relativamente mínima 42 do elevador 14.

[0016] As hastes de suporte 36 podem engatar a estrutura 22 (e a estrutura inferior 38) através de uma interface de deslizamento ou rolamento 44 para transferir quaisquer cargas de dobra e torção através da estrutura 22 e de volta para o deck principal da plataforma, como ilustrado nas figuras 1, 4 e 5. À medida que os cilindros 12 movem para cima e para baixo, as hastes de suporte 36 podem mover axialmen-te através da estrutura 22 e a estrutura de suporte 38, como ilustrado na figura 2.

[0017] Em algumas modalidades, os acumuladores externos 20 podem ser montados dentro das hastes de suporte 36 como ilustrado na figura 5, de modo que as hastes de suporte 36 também sirvam como acumuladores externos 20. A tubulação entre os cilindros 12 e os acumuladores externos correspondentes 20 podem passar através da estrutura superior 24. Apesar de ilustrado como possuindo quatro cilindros 12 e quatro hastes de suporte 36, deve-se notar que qualquer número desejável de cilindros 12 e hastes de suporte correspondentes 36 pode ser utilizado em outras modalidades do elemento de tensio-namento de elevador 10. Por exemplo, o elemento de tensionamento 10 pode incluir 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou mais de cada um dos cilindros 12 e hastes de suporte 36 para manter a tensão desejada no elevador 14.

[0018] Como mencionado acima, o elemento de tensionamento 10 pode incluir uma tubulação 46 para o direcionamento de gás a partir dos acumuladores externos 20 nas hastes de suporte 36 para os cilindros adequados 12. Pela fixação dos acumuladores 20 apenas em uma extremidade (superior) de cada haste de suporte 36 dessa forma, os acumuladores 20 podem ser liberados na outra extremidade. Isso pode facilitar a expansão do acumulador externo 20 com pressão adicional. Adicionalmente, isso pode deixar o acumulador externo 20 livre de qualquer carga de dobra externa na haste de suporte 36.

[0019] O elemento de tensionamento descrito 10 pode ser instalado como uma unidade única com apenas um ponto de interface (por exemplo, estrutura 22, cilindros 12) entre o elemento de tensionamento 10 e o casco da plataforma flutuante. Isso facilita um processo de instalação relativamente simples para o elemento de tensionamento presente 10, em comparação com os desenhos de elemento de tensionamento estilo êmbolo tradicionais que frequentemente exigem um ponto de conexão para a estrutura e um ponto de interface adicional para resistirás cargas nos cilindros. Diferentemente de muitos elementos de tensionamento convencionais, o elemento de tensionamento descrito 10 não utiliza um suporte adicional fixado diretamente ao elevador 14. Isso permite que o elemento de tensionamento 10 limite o impacto de determinadas forças externas no elevador 14.

[0020] Adicionalmente ainda, elementos de tensionamento existentes frequentemente utilizam hastes guia posicionadas entre os de-cks superior e inferior na plataforma flutuante, limitando, assim, o acesso ao equipamento de boca de poço de superfície e equipamento de arvore para o poço. No entanto, o elemento de tensionamento descrito atualmente 10 evita essas limitações de acesso possuindo apenas um ponto de interface na estrutura 22 e/ou estrutura inferior 38 (ou diretamente nos cilindros 12). Esse elemento de tensionamento menos complicado 10 com acesso aperfeiçoado pode facilitaras restrições de desenho no equipamento de superfície sendo fixado à extremidade do elevador 14.

[0021] Como discutido acima com referência às figuras 3 e 4, as presentes modalidades do elemento de tensionamento 10 podem facilitar a colocação dos cilindros 12 em uma posição que é relativamente próxima (por exemplo, dentro da distância 42) ao elevador 14. Em desenhos tradicionais, os cilindros são geralmente espaçados radialmen- te para fora a partir de um condutor central localizado em torno do elevador. O condutor central é frequentemente utilizado para se opor às forças de dobra, e, portanto, é dimensionado para ser grande o suficiente para resistir aos impulsos de dobra. No entanto, na modalidade descrita, o elemento de tensionamento 10 utiliza as hastes de suporte 36 em vez de um condutor central. Essa disposição permite que as hastes de suporte 36 sejam localizadas entre os cilindros 12, permitindo, assim, que os cilindros 12 sejam localizados radialmente mais perto do elevador 14. Esse posicionamento mais próximo dos cilindros 12 pode reduzir o impulso de dobra geral no sistema, além da pegada do elemento de tensionamento 10.

[0022] Apesar de a presente descrição e suas vantagens terem sido descritas em detalhes, deve-se compreender que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas aqui sem se distanciar do espirito e escopo da descrição como definido pelas reivindicações as seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, caracterizado pelo fato de compreender: uma pluralidade de cilindros, onde cada um dentre a pluralidade de cilindros compreende um acumulador de gás interno para manter uma tensão desejada em um elevador como movimento de cilindro; uma estrutura de suporte acoplada ao elevador, onde cada um dentre a pluralidade de cilindros é acoplado à estrutura de suporte; e uma pluralidade de hastes de suporte acoplada à estrutura de suporte para reduzir os impulsos de dobra e/ou cargas de torção na pluralidade de cilindros.

2. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma estrutura montada em um casco de uma plataforma flutuante, onde a pluralidade de cilindros é acoplada à estrutura.

3. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma interface de rolamento ou deslizamento para engatar as hastes de suporte que se estendem através das aberturas em uma estrutura do sistema de elemento de tensiona-mento estilo êmbolo.

4. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de hastes de suporte ser acoplada à estrutura de suporte em posições que são dispostas radialmente para fora a partir do elevador.

5. Sistema de elemento de tensionamento de elevador esti- Io êmbolo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a pluralidade de cilindros ser acoplada à estrutura de suporte em posições dispostas entre as hastes de suporte.

6. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma pluralidade de acumuladores de gás externos para fornecimento de um volume adicional de gás para os acumuladores de gás internos na pluralidade de cilindros, onde a pluralidade de acumuladores de gás externos é disposta dentro de uma haste correspondente dentre a pluralidade de hastes de suporte.

7. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a estrutura de suporte compreender uma tubulação para direcionamento de gás a partir da pluralidade de acumuladores de gás externos para a pluralidade correspondente de cilindros.

8. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a estrutura de suporte compreender uma estrutura superior acoplada em cima da pluralidade de cilindros.

9. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um anel de tensão fixado ao elevador em uma junta de tensão, onde o anel de tensão é acoplado à estrutura de suporte.

10. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma estrutura inferior, onde a pluralidade de hastes de suporte se estende através das aberturas na estrutura inferior.

11. Sistema de elemento de tensionamento de elevador es- tilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma interface de rolamento ou deslizamento na estrutura inferior para engatar as hastes de suporte que se estendem através da mesma.

12. Sistema de elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um anel de suporte inferior acoplado à pluralidade de hastes de suporte, onde o anel de suporte inferior é disposto em torno do elevador.

13. Método, caracterizado pelo fato de compreender: o movimento de uma pluralidade de cilindros de um elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo para mover um elevador com relação a uma plataforma flutuante, onde a pluralidade de cilindros e o elevador são acoplados a uma estrutura de suporte; a manutenção de uma tensão no elevador através de acumuladores de gás; e a transferência de impulsos de dobra ou cargas de torção a partir da pluralidade de cilindros a uma pluralidade de hastes de suporte acopladas à estrutura de suporte.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a transferência de impulsos de dobra ou cargas de torção a partir da pluralidade de cilindros através de uma estrutura e para as hastes de suporte, onde as estrutura é um ponto de conexão único entre o elemento de tensionamento de elevador estilo êmbolo e a plataforma flutuante.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o movimento da pluralidade de cilindros para mover a estrutura de suporte, o elevador, e a pluralidade de hastes de suporte com relação à estrutura, e mover a pluralidade de hastes de suporte através das aberturas na estrutura através de uma interface de rolamento ou deslizamento.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a manutenção de tensão no elevador através de acumuladores internos dispostos na pluralidade de cilindros.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o fornecimento do volume de gás adicional através dos acumuladores externos dispostos na pluralidade de hastes de suporte.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o direcionamento de gás entre os acumuladores externos e os acumuladores internos através de uma tubulação disposta na estrutura de suporte.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a pluralidade de hastes de suporte ser acoplada à estrutura de suporte em posições que são dispostas radialmente para fora a partir do elevador.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de a pluralidade de cilindros ser acoplada à estrutura de suporte em posições dispostas entre as hastes de suporte.