BR102021006878A2

BR102021006878A2 - Sistema e método de pouso suave de conector de cabeça de poço

Info

Publication number: BR102021006878A2
Application number: BR102021006878-7A
Authority: BR
Inventors: John Q. Nguyen
Original assignee: Dril-Quip, Inc.
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-12-07
Also published as: GB2600503A; NO20210440A1; SG10202103557WA; GB202104996D0; US20210324687A1; US11371295B2; GB2600503B

Abstract

sistema e método de pouso suave de conector de cabeça de poço. a presente invenção refere-se a sistema (100) e método (700) para prover um pouso suave de um conector de cabeça de poço em uma cabeça de poço submarino. tal sistema inclui um conector de cabeça de poço configurado para ser acoplado a uma cabeça de poço submarino, e um sistema de pouso suave disposto em um corpo do conector de cabeça de poço. o sistema de pouso suave inclui uma ou mais montagens de cilindro acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço e uma ou mais montagens de válvula acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço. cada montagem de cilindro inclui um tambor, uma haste disposta dentro do tambor e se estendendo em uma direção a partir do tambor e uma sapata acoplada a uma extremidade estendida da haste. uma ou mais montagens de válvulas são cada uma acoplada fluidamente a uma ou mais montagens de cilindros.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE POUSO SUAVE DE CONECTOR DE CABEÇA DE POÇO

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente divulgação refere-se de modo geral a equipamento de produção submarino e, mais particularmente, a sistema e método de pouso suave para colocar um conector de cabeça de poço em uma cabeça de poço.

FUNDAMENTOS

[002] As operações offshore de petróleo e gás envolvem normalmente a perfuração de um poço através de uma formação submarina e a disposição de uma cabeça de poço na extremidade superior do poço (por exemplo, na linha de lama). Uma coluna de revestimento pode ser pousada na cabeça de poço. Um suspensor de tubulação pousa na cabeça de poço e o suspensor de tubulação suspende uma coluna de tubulação de produção através da cabeça de poço dentro da coluna de revestimento. Uma árvore de produção submarina, carretel de tubulação ou outros componentes de equipamentos submarinos podem ser conectados ao topo da cabeça de poço e este equipamento é usado para direcionar o produto do suspensor de tubulação (e tubulação de produção) em direção a uma instalação de superfície. Outros componentes de produção submarina, como oleodutos, coletores, conectores de linha de fluxo e assim por diante, podem ser acoplados à árvore de produção para direcionar o produto para uma instalação na superfície.

[003] A árvore submarina instalada acima da cabeça de poço funciona como um dispositivo de controle de poço para a montagem de produção. Durante a instalação, a árvore submarina é normalmente abaixada em direção à cabeça de poço por meio de um tubo de perfuração, duto de interligação ou linha descendente que se estende para baixo a partir de um navio de superfície. A árvore submarina pode incluir um ou mais recursos de guia, como um funil ou poste de guia para centralizar a árvore submarina sobre a cabeça de poço. A árvore submarina é abaixada para uma posição vertical desejada em relação à cabeça de poço e, em seguida, um conector da cabeça de poço na árvore pode ser acionado para travar totalmente a árvore na cabeça de poço. No entanto, posicionar a árvore neste local desejado sobre a cabeça de poço pode ser difícil e ineficiente, levando a atrasos na instalação do sistema de produção submarino. Em particular, se a árvore for abaixada sobre a cabeça de poço muito rapidamente, isso pode levar a impactos indesejados entre o equipamento submarino, danificando o suspensor da tubulação, cabeça de poço, árvore ou gaxeta associada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] Para uma compreensão mais completa da presente divulgação e seus recursos e vantagens, agora é feita referência à seguinte descrição, tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[005] a FIGURA 1 e uma vista esquemática em corte parcial de um sistema de produção submarino incluindo um conector de cabeça de poço de árvore submarina equipado com um sistema de pouso suave, de acordo com uma concretização da presente divulgação;

[006] a FIGURA 2 é uma vista esquemática em corte parcial de um conector de cabeça de poço equipado com um sistema de pouso suave sendo pousado em uma cabeça de poço, de acordo com uma concretização da presente divulgação;

[007] a FIGURA 3 é uma vista em seção transversal detalhada de uma válvula de retenção no sistema de pouso suave da FIGURA 2, de acordo com uma concretização da presente divulgação;

[008] a FIGURA 4 é uma vista em seção transversal detalhada de um cilindro hidráulico no sistema de pouso suave da FIGURA 2, de acordo com uma concretização da presente divulgação;

[009] a FIGURA 5 é uma vista em seção superior esquemática de um corpo de conector de cabeça de poço equipado com o sistema de pouso suave da FIGURA 2, de acordo com uma concretização da presente divulgação;

[010] a FIGURA 6 é um diagrama esquemático que ilustra o fluxo de fluido hidráulico dentro do sistema de pouso suave da FIGURA 2, de acordo com uma concretização da presente divulgação; e

[011] a FIGURA 7 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra um método de operação do sistema de pouso suave da FIGURA 2, de acordo com uma concretização da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[012] Concretizações ilustrativas da presente divulgação são descritas em detalhes neste documento. Por motivos de clareza, nem todas as características de uma implementação real são descritas nesta especificação. É claro que será apreciado que no desenvolvimento de qualquer concretização real, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser feitas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, que variam de uma implementação para outra. Além disso, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria, no entanto, uma tarefa de rotina para aqueles especializados na técnica tendo o benefício da presente divulgação. Além disso, de forma alguma os exemplos a seguir devem ser lidos para limitar ou definir o escopo da divulgação.

[013] Certas concretizações da presente divulgação podem ser direcionadas a um conector de cabeça de poço submarino equipado com um sistema de pouso suave para facilitar o pouso do conector de cabeça de poço (com qualquer equipamento conectado) em ou sobre uma cabeça de poço submarino. 0 sistema de pouso suave, mediante atuação, pode acoplar o conector de cabeça de poço diretamente à cabeça de poço submarino. 0 conector de cabeça de poço pode ser qualquer equipamento desejado projetado para se conectar diretamente a uma cabeça de poço submarino. Em algumas concretizações, o conector de cabeça de poço pode se conectar diretamente a um diâmetro externo da cabeça de poço submarino.

[014] Em algumas concretizações, o conector da cabeça de poço pode ser parte de um componente de equipamento submarino maior projetado para ser pousado e conectado diretamente à cabeça de poço. O componente de equipamento submarino maior pode ser conectado diretamente à cabeça de poço através do conector de cabeça de poço com o sistema de pouso suave. Por exemplo, o conector de cabeça de poço pode formar uma parte inferior de uma árvore submarina ou outro equipamento submarino projetado para ser pousado na cabeça de poço. O conector de cabeça de poço pode ser usado em uma variedade de tipos de equipamentos submarinos que podem ser pousados diretamente sobre uma cabeça de poço submarino. Por exemplo, o conector de cabeça de poço pode ser parte de uma árvore submarina, como uma árvore de Natal vertical (VXT) com linhas de fluxo verticais formadas através do mesmo e projetadas para serem pousadas sobre a cabeça de poço de alta pressão. Em outras concretizações, o conector de cabeça de poço pode ser parte de uma árvore submarina tomando a forma de uma árvore de Natal horizontal (HXT) com linhas de fluxo horizontais e válvulas. Em outras concretizações, o conector de cabeça de poço pode ser parte de um corpo de conexão de linha de fluxo de produção submarina (com ou sem válvula), um carretel de tubulação que suporta um suspensor de tubulação e fornece um meio para acoplar uma árvore separada à cabeça de poço/tubulação, um duto de interligação de amarração, um duto de interligação de produção ou outra peça de equipamento submarino de produção a ser pousado em uma cabeça de poço.

[015] O sistema de pouso suave divulgado pode ser disposto em um corpo do conector de cabeça de poço submarino. Este corpo pode incluir, por exemplo, um funil guia e/ou uma estrutura do conector de cabeça de poço. O corpo pode ser pelo menos parcialmente cilíndrico na forma com um furo formado através do mesmo, o furo configurado para ser disposto ao redor e abaixado na cabeça cilíndrica do poço submarino.

[016] 0 sistema de pouso suave divulgado inclui uma ou mais montagens de cilindro hidráulico acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço submarino e uma ou mais montagens de válvula acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço submarino. Cada montagem de cilindro geralmente inclui um tambor, uma haste disposta dentro do tambor e se estendendo em uma direção a partir do tambor e uma sapata de pouso suave disposta em uma extremidade estendida da haste. Uma ou mais montagens de válvulas são cada uma acoplada fluidamente a uma ou mais montagens de cilindros. Conforme o conector de cabeça de poço (e qualquer equipamento anexado) tendo o sistema de pouso suave e abaixado sobre a cabeça de poço, as montagens de válvula podem abrir automaticamente sobre o conector de cabeça de poço atingindo uma posição vertical predeterminada sobre a cabeça de poço. As válvulas abertas podem permitir a comunicação de fluido hidráulico pressurizado com uma ou mais montagens de cilindros, acionando assim os cilindros para estender as hastes até que as sapatas nas extremidades das hastes engatem diretamente na cabeça de poço. Isso fornece um pouso suave do conector da cabeça de poço (e qualquer equipamento conectado) sendo abaixado na cabeça de poço. Especificamente, o sistema de pouso suave é projetado para controlar e facilitar o pouso de equipamentos submarinos na cabeça de poço durante a instalação do sistema de produção submarino.

[017] Voltando agora aos desenhos, a FIGURA 1 ilustra certos componentes de um sistema de produção submarino 100 no qual o conector de cabeça de poço divulgado com sistema de pouso suave pode ser utilizado. 0 sistema de produção 100 representado na FIGURA 1 pode incluir uma cabeça de poço submarino 102 e uma árvore submarina 104 (que pode ser uma árvore de Natal vertical ou horizontal, ou um corpo de conexão de linha de fluxo). A árvore submarina 104 é equipada com o conector de cabeça de poço submarino 128 que tem o sistema de pouso suave 110. No entanto, como discutido acima, o conector de cabeça de poço submarino 128 da FIGURA 1 pode ser anexado de forma semelhante a qualquer número de diferentes tipos de equipamentos submarinos sendo pousados na cabeça de poço 102. O conector de cabeça de poço 128 divulgado com sistema de pouso suave 110 não está limitado ao uso com uma árvore submarina 104, mas pode ser usado de forma semelhante com outro equipamento, como, por exemplo, um carretel, um duto de interligação de amarração ou um duto de interligação de produção, entre outras coisas.

[018] Na concretização ilustrada, a árvore submarina 104 é mostrada esquematicamente como uma árvore de Natal vertical tendo um furo de produção vertical 106 formado através da mesma e pelo menos uma válvula 108 ao longo do furo de produção 106. A árvore 104 pode incluir várias válvulas para acoplar fluidamente o furo vertical 106 formado através da árvore 104 a um ou mais caminhos de fluxo de produção a jusante, tal como um conector de poço, por exemplo. A árvore 104 também pode incluir um furo anelar (não mostrado) e válvula associada. A árvore 104 pode ser conectada e vedada contra a cabeça de poço 102. Deve ser entendido que vários outros tipos de equipamentos de produção podem ser pousados, conectados e vedados contra a cabeça de poço, e esses outros tipos de equipamento podem ser equipados de forma semelhante com o conector de cabeça de poço 128 e sistema de pouso suave 110 divulgados.

[019] De acordo com as concretizações presentemente divulgadas, a árvore 104 inclui o sistema de pouso suave 110 disposto em um corpo 112 (por exemplo, funil guia 132) do conector de cabeça de poço 128 da árvore 104. O sistema de pouso suave 110 facilita um pouso suave do conector de cabeça de poço 128 (e o resto da árvore 104) na cabeça de poço 102 durante a montagem inicial do sistema de produção submarino 100. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, o corpo 112 da árvore 104 pode incluir um funil guia do conector de cabeça de poço 128.

[020] Um método típico de montagem do sistema de produção submarino 100 ainda será fornecido. Deve ser notado que outras concretizações do sistema de produção submarino 100 podem incluir outros tipos e combinações de equipamentos submarinos que podem ser instalados por meio de procedimentos diferentes daqueles descritos aqui, sem se afastar do escopo da presente divulgação. Em geral, o método pode incluir a instalação de um compartimento do condutor de baixa pressão (não mostrado) no fundo do mar e o pouso da cabeça de poço de alta pressão 102 no compartimento do condutor. O método, então, envolve a operação e fixação de um Sistema de Segurança Contra Estouros/Válvula de Fechamento de Emergência (BOP), não mostrado, no topo da cabeça de poço 102. O BOP pode funcionar como um dispositivo à prova de falhas que pode ser usado para vedar o furo de poço em resposta a flutuações de pressão indesejáveis no fundo do poço durante as operações de perfuração e completação. O BOP inclui um furo orientado verticalmente através do qual o tubo de perfuração, revestimento, tubulação de produção e outros equipamentos podem ser abaixados.

[021] Uma vez que o BOP está no lugar, uma ou mais colunas de revestimento (por exemplo, 113A visível na FIGURA 1) podem ser abaixadas através do BOP e da cabeça de poço de alta pressão 102, de modo que as colunas de revestimento se estendam para dentro do furo do poço. As colunas de revestimento (por exemplo, 113A) podem ser pousadas na cabeça de poço 102 por meio de suspensores correspondentes (por exemplo, 114A e 114B) que estão dispostos em um engate de vedação dentro de um furo 116 da cabeça de poço 102. Uma vez que as colunas de revestimento são assentadas, o método pode incluir passar um suspensor de tubulação 118 (e tubulação associada 120) para a cabeça de poço 102 e pousar o suspensor de tubulação 118 em um engate de vedação dentro do furo 116 da cabeça de poço 102. Neste ponto, o BOP pode ser recuperado para a superfície.

[022] Conforme ilustrado na FIGURA 1, o suspensor de tubulação 118 pode ser pousado e vedado contra o furo 116 da cabeça de poço 102. O suspensor de tubulação 118 pode suspender uma coluna de tubulação 120 para dentro e através da cabeça de poço 102. Da mesma forma, um ou mais suspensores de revestimento (por exemplo, suspensor de revestimento interno 114A e suspensor de revestimento externo 114B) podem ser mantidos dentro e vedados contra o furo 116 da cabeça de poço 102 e usados para suspender colunas de revestimento correspondentes (por exemplo, coluna de revestimento interno 113A e uma coluna de revestimento externa) através da cabeça de poço 102.

[023] O método de instalação pode incluir ainda o pouso da árvore submarina 104 na cabeça de poço 102. A árvore 104 pode ser equipada com um tubo conector interno 122 projetado para conectar um furo de produção 124 do suspensor de tubulação 118 com o furo de produção 106 através de uma parte principal 126 da árvore 104. Em algumas concretizações, o tubo conector interno ilustrado 122 pode incluir um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação projetado para conectar linhas hidráulicas, elétricas e de fibra óptica entre a árvore 104 e o suspensor de tubulação 118, independentemente de uma orientação particular em que o suspensor de tubulação 118 ou árvore 104 é pousado em relação à cabeça de poço 102. 0 sistema de pouso suave 110 pode desacelerar o processo de pouso da árvore 104 sendo abaixado sobre a cabeça de poço 102, dando tempo adicional para o tubo conector interno 122 orientar a árvore 104 adequadamente em relação ao suspensor de tubulação 118.

[024] A árvore 104 pode incluir, entre outras coisas, a parte principal 126 através da qual o furo de produção 106 se estende e o conector de cabeça de poço submarino 128 projetado para anexar a parte principal 126 da árvore 104 à cabeça de poço 102. O conector de cabeça de poço 128 pode incluir, entre outras coisas, um compartimento 130, um funil de guia 132, uma montagem de pistão 134 e um anel de travamento 136. O funil de guia 132 geralmente funciona para guiar e, em seguida, centralizar a árvore submarina 104 sobre a cabeça de poço 102 quando o conector de cabeça de poço 128 é primeiro abaixado sobre o topo da cabeça de poço 102. Uma superfície radialmente interna (em relação ao eixo longitudinal 138) do funil de guia 132 do conector de cabeça de poço 128 é dimensionada para ser recebida em torno de uma superfície radialmente externa (em relação ao eixo 138) da cabeça de poço 102. O funil guia 132 pode incluir uma parte frustocônica 140 que se estende radialmente para fora em uma direção descendente e esta parte frustocônica 140 guia todo o conector de cabeça de poço 128 (e árvore submarina 104) para uma posição que é centralizada sobre a cabeça de poço 104. Conforme ilustrado, o funil guia 132 também pode incluir uma parte vertical 142 acima da parte frustocônica 140, a parte vertical 142 tendo uma parede cilíndrica orientada verticalmente projetada para ser recebida sobre e em estreita proximidade com a superfície radialmente externa da cabeça de poço 104.

[025] Conforme a árvore 104 é abaixada em direção ao topo da cabeça de poço 102, o funil guia 132 do conector de cabeça de poço 128 pode centralizar e guiar a árvore 104 para a posição sobre a cabeça de poço 102. Conforme o conector de cabeça de poço 128 se move ainda mais para baixo na cabeça de poço, o sistema de pouso suave 110 pode ser acionado automaticamente para pousar e travar o conector de cabeça de poço 128 (e árvore 104) na posição em um local desejado em torno da cabeça de poço 102. O sistema de pouso suave 110 pode ajudar a facilitar a árvore 104 para esta posição final em torno da cabeça de poço 102. Ao pousar a árvore 104 nesta posição desejada, a montagem de pistão 134 do conector de cabeça de poço 128 pode ser acionada para forçar o anel de travamento 136 em contato com ranhuras na cabeça de poço 102, travando totalmente a árvore 104 à cabeça de poço 102. Um versado na técnica reconheceria que outros sistemas e métodos para travar totalmente a árvore submarina 104 à cabeça de poço 102 podem ser usados em outras concretizações, sem se afastar do escopo desta divulgação. Por exemplo, em outras concretizações, o sistema de pouso suave 110 pode travar efetivamente a árvore 104 na cabeça de poço 102. Uma vez totalmente montada, a árvore 104 pode funcionar para direcionar fluidos de produção de uma maneira controlada a partir do furo de poço.

[026] O sistema de pouso suave 110 divulgado pode incluir, entre outras coisas, uma série de montagens de cilindro hidráulico classificadas como submarinas 144 e montagens de válvula 146 com componentes associados fixados em torno de um diâmetro externo do corpo 112 do conector de cabeça de poço 128. Na concretização ilustrada, por exemplo, as montagens de cilindro hidráulico 144 e montagens de válvula 146 (e outros componentes associados) podem ser dispostas em torno de um diâmetro externo do conector de cabeça de poço 128 e, especificamente, o funil guia 132 do conector de cabeça de poço 128. Mais particularmente, as montagens de cilindro hidráulico 144 e montagens de válvula 146 podem ser dispostas na parte vertical 142 do funil de guia 132. No entanto, essas montagens de cilindro hidráulico 144 e montagens de válvula 146 podem estar localizadas em outros locais de um corpo de conector de cabeça de poço 112 em outras concretizações.

[027] 0 sistema de pouso suave 110 pode incluir uma ou mais montagens de cilindro hidráulico 144 e uma ou mais montagens de válvula 146. Embora apenas uma montagem de cilindro hidráulico 144 e uma montagem de válvula 146 sejam visíveis na seção transversal da FIGURA 1, o sistema de pouso suave 110 pode incluir montagens de cilindro hidráulico adicionais 144 e montagens de válvula 146 localizadas em outras posições circunferenciais em torno do corpo 112 da cabeça de poço conector 128. 0 sistema de pouso suave 110 também pode incluir um acumulador 148 e uma ou mais linhas de fluxo de fluido 150 acopladas hidraulicamente entre o acumulador 148, as montagens de válvula 146 e as montagens de cilindro hidráulico 144 para direcionar o fluido hidráulico para operar o sistema de pouso suave 110.

[028] Cada montagem de cilindro hidráulico 144 pode incluir uma sapata de pouso suave correspondente 152 fixada à sua extremidade. A sapata de pouso suave 152 é acionada contra a cabeça de poço 102 sobre o conector de cabeça de poço 128 atingindo uma posição vertical desejada sobre a cabeça de poço 102, facilitando assim o pouso suave desejado da árvore fixada 104 na cabeça de poço 102. O funil de guia 132 e as montagens de válvula 146 são usados para guiar o conector de cabeça de poço 128 para uma posição apropriada em relação à cabeça de poço 102 antes de acionar as montagens de cilindro hidráulico 144 para travar a árvore 104 no lugar (sem usar uma linha descendente).

[029] As montagens de válvula 146 são projetadas para abrir uma válvula unidirecional disposta na mesma uma vez que o funil de guia 132 atinge uma posição vertical desejada em relação à cabeça de poço 102, e a abertura desta válvula permite que o fluido hidráulico pressurizado flua do acumulador 148 para as montagens de cilindros 144. 0 fluido hidráulico atua nas montagens de cilindro 144 para pressionar as sapatas de pouso suave 152 em contato com uma superfície radialmente externa da cabeça de poço 102. Uma vez que a abertura das montagens de válvula 146 é desencadeada pela localização vertical do funil de guia 132 em relação à cabeça de poço 102, as montagens de cilindro 144 são atuadas de modo que as sapatas de pouso suave 152 engatam totalmente na cabeça de poço 102 para interromper o movimento descendente do conector de cabeça de poço 128 em uma posição de pouso final conhecida.

[030] Tendo descrito a aplicação geral do sistema de pouso suave 110 dentro do sistema de produção submarina 100 da FIGURA 1, uma descrição mais detalhada do sistema de pouso suave 110 será fornecida agora. A FIGURA 2 ilustra o corpo 112 do conector de cabeça de poço 128 sendo pousado na cabeça de poço 102. Tal conector de cabeça de poço 128 pode ser usado, por exemplo, como parte de uma árvore submarina vertical (como ilustrado na FIGURA 1), uma árvore submarina horizontal, um carretel de tubulação, um corpo de conexão de linha de fluxo de produção submarina, duto de interligação de amarração, duto de interligação de produção ou algum outro equipamento de produção submarino seja pousado diretamente na cabeça de poço.

[031] A FIGURA 2 mostra o corpo 112 do conector de cabeça de poço equipado com o sistema de pouso suave 110 divulgado conforme ele está sendo abaixado na cabeça de poço 102. Na posição do corpo do conector de cabeça de poço 112 mostrado na FIGURA 2, o sistema de pouso suave 110 pode ser não acionado, ou a atuação do sistema de pouso suave 110 pode estar apenas começando. Como na FIGURA 1, uma única montagem de cilindro hidráulico 144 e uma única montagem de válvula 146 são visíveis, embora diferentes números desses componentes do sistema de pouso suave 110 possam ser utilizados na montagem geral.

[032] A Figura 3 mostra uma visão de perto da montagem da válvula 146 da Figura 2. No sistema de pouso suave, cada montagem de válvula 146 inclui uma válvula de retenção unidirecional 300 e um componente atuador 302 para controlar a válvula 300. A válvula de retenção 300 facilita o fluxo de fluido através da montagem de válvula 146 movendo-se em resposta ao fluido pressurizado fluindo em uma direção (de uma entrada de fluido para uma saída de fluido) através da válvula. O componente atuador 302 abre automaticamente a válvula de retenção 300 quando o corpo do conector de cabeça de poço 112 atinge um local vertical desejado em relação à cabeça de poço 102. Na concretização ilustrada, a válvula de retenção 300 pode incluir uma válvula tipo Poppet. Em outras concretizações, no entanto, a válvula de retenção 300 pode incluir outros tipos de válvulas unidirecionais, como, por exemplo, uma válvula de agulha.

[033] A válvula de retenção 300 pode ser disposta dentro de um compartimento 304 tendo pelo menos duas seções de caminho de fluxo 306A e 306B formadas no mesmo. A válvula de retenção 300 pode incluir um botão de controle 308 interno à válvula de retenção 300 e o movimento do botão de controle 308 pode fazer a transição seletiva da válvula 300 entre uma posição fechada e uma posição aberta. A válvula 300 é mostrada na posição fechada na FIGURA 3. Quando a válvula 300 está na posição fechada, o botão de controle 308 veda uma interseção das seções de caminho de fluxo 306A e 306B dentro da válvula 300 para fechar a válvula 300. Quando a válvula 300 está na posição aberta, o botão de controle 308 é pressionado dentro da válvula 300 para desbloquear a interseção das seções do caminho de fluxo 306A e 306B. O componente atuador 302 pode iniciar a depressão do botão de controle 308 na válvula 300. O botão de controle 308 pode incluir ou ser fixado a um êmbolo ou componente de agulha que se estende para a interseção das seções do caminho de fluxo 306. Em algumas concretizações, o botão de controle 308 pode ser carregado por mola ou polarizado em uma direção radialmente para fora para fechar a válvula 300 no caso de uma perda de pressão do acumulador (por exemplo, 148 das FIGURAS 1 e 2) acoplado à seção do caminho do fluxo de entrada. O botão de controle 308 se estende através do corpo do conector de cabeça de poço 112 para fazer a interface com o componente atuador 302. O botão de controle 308 pode ser temporariamente mantido na posição fechada (não pressionado) pelo componente atuador 302 até que o corpo do conector de cabeça de poço 112 alcance a posição em relação à cabeça de poço 102 onde a válvula 300 é acionada.

[034] Em geral, o componente atuador 302 controla a válvula 300. Na concretização ilustrada, o componente atuador 302 pode incluir uma haste indicadora 314 disposta próxima ao botão de controle 308. No entanto, outros tipos de componentes de acionador 302 podem ser usados em outras concretizações para permitir o acionamento da válvula de retenção 300 quando o corpo do conector de cabeça de poço 112 atinge uma posição vertical desejada.

[035] A haste indicadora 314 é configurada para fazer interface com o botão de controle 308 para pressionar seletivamente o botão de controle 308. A haste indicadora 314 pode ser fixada a uma superfície radialmente interna do corpo do conector de cabeça de poço 112 (por exemplo, funil guia 132). Especificamente, a haste indicadora 314 pode ser fixada ao corpo do conector de cabeça de poço 112 por meio de uma mola de compressão 316 em uma extremidade superior 318 da haste indicadora 314. Como mostrado, a haste indicadora 314 pode incluir uma curva 320 formada na mesma, a curva 320 se estendendo em uma direção radialmente para dentro. Esta curva 320 é moldada para ser pelo menos temporariamente capturada por uma parte inclinada 322 da superfície radialmente externa da cabeça de poço 102.

[036] A haste indicadora 314 também pode ser equipada com um parafuso de chave de ajuste 324 em direção a uma extremidade inferior 326 da mesma, localizada abaixo da curva 320. O parafuso de chave de ajuste 324 pode ter uma forma específica configurada para fazer interface com o botão de controle 308. Por exemplo, o parafuso de chave de ajuste 324 pode incluir uma ranhura ou receptáculo semelhante em forma de receber o botão de controle 308 para o acionamento da válvula 300.

[037] O componente atuador 302 da FIGURA 3 pode operar da seguinte forma. Antes da atuação da válvula 300, uma parte da haste indicadora 314 localizada acima do parafuso da chave de ajuste 324 e abaixo da curva 320 pode ser mantida contra o botão de controle 308, evitando assim que o botão de controle 308 seja pressionado em resposta à pressão do fluido em um dos caminhos de fluxo 306. Conforme o corpo do conector de cabeça de poço 112 (por exemplo, funil de guia 132) é abaixado em torno da cabeça de poço 102, a curva 320 na haste indicadora 314 pode deslizar facilmente além da parte superior da cabeça de poço 102. Após o corpo do conector de cabeça de poço 112 atingir uma posição (contra a parte inclinada 322) onde a curva 320 não pode mais deslizar além da cabeça de poço 102, o movimento descendente adicional do corpo de conector de cabeça de poço 112 força a haste indicadora 314 a se mover para cima contra a mola de compressão 316. Conforme a haste indicadora 314 desliza para cima em relação ao corpo do conector de cabeça de poço 112, o parafuso da chave de ajuste 324 é colocado em alinhamento (em uma direção radial) com o botão de controle 308, permitindo assim que o botão de controle 308 salte contra o parafuso da chave de ajuste 324. Isso permite que o botão de controle 308 mova a válvula 300 da posição fechada para a posição aberta em resposta ao fluido pressurizado fornecido a partir do acumulador (por exemplo, 148 das FIGURAS 1 e 2) pressionando o botão de controle 308, que aciona a montagem de válvula 146. O objetivo da montagem de válvula 146 com esta haste indicadora 314 é garantir que as sapatas do sistema de pouso suave sejam acionadas hidraulicamente para manter o conector de cabeça de poço no lugar somente em uma posição designada.

[038] A FIGURA 4 mostra uma vista aproximada da montagem de cilindro hidráulico 144 da FIGURA 2. No sistema de pouso suave, cada montagem de cilindro hidráulico 144 pode incluir um tambor de cilindro 400, uma haste de cilindro 402 disposta pelo menos parcialmente dentro do tambor 400 e se estendendo em uma direção a partir do tambor 400. Conforme ilustrado, a haste 402 se estende a partir do tambor 400 em uma direção radialmente para dentro em relação ao eixo longitudinal (por exemplo, 138 das FIGURAS 1 e 2). A sapata de pouso suave 152 é fixada à extremidade estendida da haste 402. As sapatas de pouso suave 152 podem ser feitas de qualquer material desejado que seja mais macio do que o material da cabeça de poço 102. Dessa forma, as sapatas de pouso suave 152 não danificam o compartimento da cabeça de poço ao serem usadas para abaixar o conector da cabeça de poço sobre a cabeça de poço 102. Em algumas concretizações, as sapatas de pouso suave 152 podem ser construídas a partir de materiais como, por exemplo, estanho, chumbo, plásticos duros ou uretano. O material das sapatas de pouso suave 152 é capaz de parar a descida e suportar o peso do conector da cabeça de poço (e seu equipamento conectado) junto com qualquer torque de rotação.

[039] Conforme ilustrado, a haste 402 pode se estender através de uma abertura no corpo do conector de cabeça de poço 112 de modo que a sapata de pouso suave 152 esteja disposta próxima à superfície radialmente externa da cabeça de poço 102. Antes da atuação da montagem de cilindro hidráulico 146, a sapata de pouso suave 152 pode ser posicionada dentro de um rebaixo 403 formado na superfície radialmente interna do corpo do conector de cabeça de poço 112. A haste 402 é fixada a um pistão 404 em sua extremidade oposta da sapata de pouso suave 152. O tambor do cilindro 400 inclui um compartimento em torno de uma câmara 406 e o pistão 404 está disposto de forma vedada dentro da câmara 406.

[040] A aplicação de fluido pressurizado (por exemplo, fluido hidráulico) à câmara 406 da montagem de cilindro hidráulico 144 força o pistão 404 e a haste acoplada 402 em uma direção radialmente para dentro em relação ao tambor 400. Isso faz com que a sapata de pouso suave 152 engate diretamente na superfície externa da cabeça de poço 102, travando o corpo do conector de cabeça de poço 112 contra a cabeça de poço 102 em um local desejado. O comprimento de curso do cilindro através do qual a montagem de cilindro hidráulico 144 engata na cabeça de poço 102 pode ser relativamente curto. Por exemplo, o comprimento do curso do cilindro hidráulico pode ser de aproximadamente 1/8 polegada. No entanto, outros comprimentos de curso podem ser possíveis em outras concretizações.

[041] Cada montagem de cilindro hidráulico 144 pode ser acoplada hidraulicamente a uma ou mais montagens de válvula (por exemplo, 146 das FIGURAS 1-3) do sistema de pouso suave. As uma ou mais montagens de válvulas (146 das FIGURAS 1-3) podem controlar a aplicação de fluido hidráulico pressurizado à câmara 406 dentro do tambor do cilindro 400. Como tal, o sistema de pouso suave divulgado (por exemplo, 110 das FIGURAS 1 e 2) fornece um método controlado e eficiente para travar um conector de cabeça de poço submarino (e qualquer equipamento acoplado) diretamente a uma cabeça de poço 102 em uma posição predeterminada, sem depender de uma linha descendente e veículo operado remotamente (ROV) para controlar este posicionamento.

[042] Voltando à FIGURA 2, quando o corpo do conector de cabeça de poço 112 (por exemplo, funil de guia 132) é abaixado na cabeça de poço 102, uma folga nominal 200 pode estar presente entre o corpo do conector de cabeça de poço 112 e a cabeça de poço 102. Esta folga nominal 200 conforme o corpo do conector de cabeça de poço 112 é primeiro abaixado sobre a cabeça de poço 102 pode ser muito apertada. Por exemplo, a folga nominal 200 pode ser de aproximadamente 0,07 polegada. Esta folga nominal 200 pode ajudar a alinhar o equipamento acoplado precisamente contra a cabeça de poço 102. Como discutido acima, uma ou mais montagens de cilindro hidráulico 144 podem ter um curso de cilindro curto (por exemplo, aproximadamente 1/8 polegada) para permitir que as sapatas de pouso suave 152 atravessem esta folga nominal 200. Após a atuação das montagens de cilindro hidráulico 144, as sapatas de pouso suave 152 podem parar imediatamente o corpo do conector de cabeça de poço 112 (e o equipamento acoplado) de deslizar para baixo ou girar em torno da cabeça de poço 102. As sapatas de pouso suave 152, mediante atuação das montagens de cilindro hidráulico 144 a uma taxa de pressão hidráulica designada, podem ser capazes de sustentar o peso e o torque de todo o equipamento de produção submarino conectado (por exemplo, árvore 104 da FIGURA 1) durante a instalação do sistema de produção submarino.

[043] A FIGURA 5 é um diagrama esquemático que ilustra um possível layout de certos componentes do sistema de pouso suave em torno da circunferência do corpo 112 do conector de cabeça de poço. A FIGURA 5 mostra especificamente a cabeça de poço 102 e o corpo do conector da cabeça de poço 112 (por exemplo, guia de funil 132 da FIGURA 2) com várias montagens de cilindro hidráulico 144 e várias montagens de válvula 146 dispostas ao redor. Conforme ilustrado, o sistema de pouso suave 110 pode incluir um número igual de montagens de cilindro 144 e montagens de válvula 146 (por exemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou mais de cada). Na FIGURA 5, por exemplo, quatro montagens de cilindro 144 e quatro montagens de válvula 146 estão incluídas no sistema de pouso suave ilustrado 110. Em outras concretizações, no entanto, o sistema de pouso suave 110 pode incluir números desiguais desses componentes. Por exemplo, o sistema de pouso suave 110 pode, em vez disso, incluir uma única montagem de válvula 146 e várias montagens de cilindro 144, ou duas montagens de cilindro 144 e mais de duas montagens de válvula 146. O sistema de pouso suave 110 pode incluir montagens de múltiplos cilindros 144 e múltiplas montagens de válvula 146, mas com números desiguais dos dois tipos de montagens.

[044] As montagens de cilindro hidráulico 144 e montagens de válvula 146 com componentes associados podem ser espaçadas igualmente em torno do diâmetro externo do corpo do conector de cabeça de poço 112, conforme mostrado. As montagens de cilindro hidráulico 144 podem ser intercaladas com as montagens de válvula 146 em torno do corpo do conector de cabeça de poço 112. Conforme ilustrado, as montagens de cilindro 144 e montagens de válvula 146 podem, cada uma, ser dispostas ao longo de uma superfície radialmente externa 300 do corpo do conector de cabeça de poço 112. Ambas as montagens de cilindro 144 e montagens de válvula 146 têm partes que se estendem pelo menos parcialmente para dentro ou através do corpo anelar 112, como discutido acima.

[045] A FIGURA 6 é um diagrama esquemático de uma concretização do sistema de pouso suave divulgado 110, incluindo caminhos de fluxo hidráulico através dos quais o fluido hidráulico é comunicado para acionar o sistema de pouso suave 110. O sistema de pouso suave 110 é mostrado separado dos componentes do conector de cabeça de poço submarino no qual é usado, para prover uma representação clara de como o fluido hidráulico é movido através do sistema. Um versado na técnica reconheceria que é possível dispor espacialmente as linhas de fluxo ilustradas dentro do arranjo das montagens de cilindro hidráulico 144 e montagens de válvula 146 das FIGURAS 1, 2 e 5. Deve ser entendido que este é um exemplo de um arranjo de linhas de fluxo para conectar fluidamente uma ou mais montagens de cilindro hidráulico 144 e uma ou mais montagens de válvula 146, e que outros arranjos possíveis de linhas de fluxo podem ser usados em outras concretizações.

[046] Conforme ilustrado, o sistema de pouso suave 110 pode incluir múltiplas montagens de cilindro hidráulico 144 e múltiplas montagens de válvula 146. As múltiplas montagens de válvula 146 podem ser acopladas umas às outras em série de modo fluido. As montagens de válvula 146 podem ser acopladas umas às outras e ao acumulador 148 por meio de uma linha de fluxo 150. A linha de fluxo 150 pode conectar uma entrada de uma primeira montagem de válvula 146A ao acumulador 148, uma saída da primeira montagem de válvula 146A a uma entrada da segunda montagem de válvula adjacente 146B e assim por diante até que cada uma das montagens de válvula 146 seja conectada em série. Uma extremidade oposta da linha de fluxo 150 pode ser acoplada a uma série de ramais da linha de fluxo 600. Os ramais da linha de fluxo 600, cada um conectando fluidamente a extremidade da linha de fluxo 150 à câmara 406 de uma das montagens de cilindro hidráulico 144 correspondente. Como tal, as montagens de cilindro hidráulico 144 estão fluidamente conectadas umas às outras em paralelo.

[047] Como resultado da configuração descrita acima, todas as montagens de válvula 146 devem ser abertas para permitir o fluxo de fluido através das montagens de cilindro hidráulico 144. Isso garante que o corpo do conector de cabeça de poço esteja totalmente alinhado em uma posição vertical desejada em relação à cabeça de poço antes de acionar qualquer uma das montagens de cilindro hidráulico 144. À medida que o corpo do conector de cabeça de poço é abaixado para a posição de atuação na cabeça de poço, as montagens de válvula 146 podem ser aberas cada uma por meio de seus componentes de atuação associados. Este movimento das montagens de válvula 146 para suas posições abertas (setas 602) permite que o fluido pressurizado flua (seta 604) do acumulador 148 em direção às montagens de cilindro hidráulico 144. Uma vez que as montagens de cilindro hidráulico 144 são conectadas em paralelo, todos os cilindros hidráulicos 144 podem ser operados ao mesmo tempo para prover uma força de aperto uniforme contra a cabeça de poço em todos os lados do corpo do conector da cabeça de poço.

[048] A FIGURA 7 é um diagrama de fluxo de processo de um método 700 para operar o conector de cabeça de poço submarino divulgado com o sistema de pouso suave, de acordo com uma concretização da presente divulgação. Este método é exemplificativo e deve ser entendido que uma ou mais etapas deste método 700 ilustrado podem ser realizadas em uma ordem diferente, ou eliminadas, em outras concretizações. Anda em outras concretizações, o método 700 para operar o sistema de pouso suave também pode incluir etapas adicionais não mostradas na concretização ilustrada, sem se afastar do escopo desta divulgação.

[049] O método 700 pode incluir ainda a implantção (bloco 702) de uma árvore submarina (ou outra peça de equipamento tendo um conector de cabeça de poço) para uma posição acima de uma cabeça de poço submarino. 0 método 700 pode incluir guiar (bloco 704) o conector de cabeça de poço sobre a cabeça de poço submarino por meio de um funil de guia do conector de cabeça de poço. O método 700 pode incluir abaixar (bloco 706) o conector de cabeça de poço para uma posição pelo menos parcialmente sobre (ou circundando) a cabeça de poço submarino. Quando o conector de cabeça de poço está em uma posição desejada, o método 700 inclui engatar (bloco 708) um sistema de pouso suave disposto em um corpo do conector de cabeça de poço para acoplar a árvore submarina adjunta (ou outro equipamento) à cabeça de poço submarino. Este engate (bloco 708) do sistema de pouso suave pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: prover comunicação de fluido (bloco 710) de um acumulador disposto no conector de cabeça de poço para uma ou mais montagens de válvula do sistema de pouso suave; abrir válvulas de retenção (bloco 712) de uma ou mais montagens de válvula para prover a comunicação de fluido (bloco 714) do acumulador através das válvulas de retenção para uma ou mais montagens de cilindro hidráulico; e acionar (bloco 716) uma ou mais montagens de cilindro hidráulico de modo que a haste de cada montagem de cilindro hidráulico se estenda até que sua sapata de pouso suave engate na cabeça de poço submarino. A abertura (bloco 712) das válvulas de retenção pode incluir, para cada válvula de retenção: mover uma haste indicadora (bloco 718) da válvula de retenção para cima em relação a um botão de controle da válvula de retenção em resposta ao conector de cabeça de poço sendo abaixado para um local predeterminado sobre a cabeça de poço submarino; e engatar a haste indicadora (bloco 720) com o botão de controle para pressionar seletivamente o botão de controle para abrir um caminho de fluxo através da válvula de retenção. Depois de engatar (bloco 708) o sistema de pouso suave, o método 700 pode ainda incluir desconectar um cabo de linha descendente (bloco 722). O cabo da linha descendente pode ser desconectado da árvore submarina (ou de outro equipamento conectado) assim que o sistema de pouso suave for operado para impedir a queda livre da árvore. Depois de engatar (bloco 708) o sistema de pouso suave, o método 700 pode incluir ainda manter (bloco 724) uma ou mais montagens de válvula abertas após o acionamento de um ou mais cilindros hidráulicos, de modo que as válvulas permaneçam abertas e o acumulador de fluido pressurizado seja mantido conectado de forma fluida aos cilindros hidráulicos.

[050] Embora a presente divulgação e suas vantagens tenham sido descritas em detalhes, deve ser entendido que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas neste documento sem se afastar do espírito e do escopo da divulgação conforme definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

Sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
um conector de cabeça de poço configurado para ser acoplado a uma cabeça de poço submarino; e
um sistema de pouso suave disposto em um corpo do conector de cabeça de poço, o sistema de pouso suave compreendendo:
uma ou mais montagens de cilindro acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço, cada montagem de cilindro compreendendo um tambor, uma haste disposta dentro do tambor e se estendendo em uma direção a partir do cilindro e uma sapata disposta em uma extremidade estendida da haste; e
uma ou mais montagens de válvula acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço, uma ou mais montagens de válvula cada uma acoplada de modo fluido a uma ou mais montagens de cilindro.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma ou mais montagens de válvula compreendem, cada uma, uma válvula "poppet" ou uma válvula de agulha.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo do conector da cabeça de poço compreende um funil guia.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tambor de cada montagem de cilindro está localizado ao longo de uma superfície radialmente externa do corpo e em que a sapata de cada montagem de cilindro está localizada ao longo de uma superfície radialmente interna do corpo.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma ou mais montagens de cilindro são, cada uma, igualmente espaçadas em torno de uma circunferência do corpo do conector de cabeça de poço.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de pouso suave compreende múltiplas montagens de cilindros acopladas de modo fluido em paralelo e múltiplas montagens de válvula acopladas de modo fluido em série.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada montagem de válvula compreende:
um botão de controle configurado para abrir uma válvula unidirecional mediante a pressão do botão de controle; e
uma haste indicadora disposta próxima ao botão de controle, em que a haste indicadora é configurada para fazer interface com o botão de controle para pressionar seletivamente o botão de controle.
Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada montagem de válvula compreende ainda:
um parafuso de chave de ajuste em uma primeira extremidade da haste indicadora, em que o parafuso de chave de ajuste tem uma forma complementar a uma extremidade do botão de controle; e
uma mola de compressão em uma segunda extremidade da haste indicadora, em que a mola de compressão fixa a haste indicadora ao corpo do conector de cabeça de poço.
Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a haste indicadora tem uma forma dobrada.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um acumulador acoplado hidraulicamente a uma ou mais montagens de válvula.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a cabeça de poço, em que o conector da cabeça de poço está disposto ao redor e preso à cabeça de poço por meio do sistema de pouso suave.
Método caracterizado pelo fato de que compreende:
abaixar um conector de cabeça de poço para uma posição pelo menos parcialmente sobre uma cabeça de poço submarino; e
engatar um sistema de pouso suave disposto sobre um corpo de conector de cabeça de poço para acoplar o conector de cabeça de poço à cabeça de poço submarino, em que o sistema de pouso suave compreende:
uma ou mais montagens de cilindro acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço, cada montagem de cilindro compreendendo um tambor, uma haste disposta dentro do tambor e se estendendo em uma direção a partir do cilindro e uma sapata disposta em uma extremidade estendida da haste; e
uma ou mais montagens de válvula acopladas ao corpo do conector de cabeça de poço, uma ou mais montagens de válvula cada uma acoplada de modo fluido a uma ou mais montagens de cilindro.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema de pouso suave compreende:
abrir válvulas unidirecionais em uma ou mais montagens de válvula para prover comunicação de fluido através de uma ou mais montagens de válvula para uma ou mais montagens de cilindro; e
acionar uma ou mais montagens de cilindro por meio da comunicação de fluido de modo que a haste de cada montagem de cilindro se estenda até que a sapata engate na cabeça de poço submarino.
Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de pouso suave compreende múltiplas montagens de cilindros acopladas de modo fluido em paralelo e múltiplas montagens de válvula acopladas de modo fluido em série.
Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a abertura de uma ou mais montagens de válvula compreende, para cada montagem de válvula:
mover uma haste indicadora da montagem de válvula para cima em relação a um botão de controle da válvula em resposta ao conector de cabeça de poço sendo abaixado para um local predeterminado sobre a cabeça de poço submarino; e
engatar a haste indicadora com o botão de controle para pressionar seletivamente o botão de controle para abrir um caminho de fluxo através da válvula.
Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende prover comunicação de fluido de um acumulador disposto no conector de cabeça de poço para uma ou mais montagens de válvula e uma ou mais montagens de cilindro.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende manter uma ou mais montagens de válvula abertas após o acionamento de uma ou mais montagens de cilindro.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende guiar o conector de cabeça de poço sobre a cabeça de poço submarino por meio de um funil guia do conector de cabeça de poço, em que o funil guia compreende o corpo do conector de cabeça de poço.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende desconectar um cabo de linha descendente de uma árvore submarina que tem o conector de cabeça de poço ao engatar o sistema de pouso suave.
Sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
um sistema de pouso suave configurado para ser disposto sobre um corpo de conector de cabeça de poço, o sistema de pouso suave compreendendo:
uma ou mais montagens de cilindro, cada montagem de cilindro compreendendo um tambor, uma haste disposta dentro do tambor e se estendendo em uma direção a partir do cilindro e uma sapata disposta em uma extremidade estendida da haste; e
uma ou mais montagens de válvulas, cada uma acoplada fluidamente a uma ou mais montagens de cilindros.