BR112012011354B1 - MINERAL EXTRACTION METHOD AND SYSTEM - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E SISTEMA DE EXTRAÇÃO MINERAL.Descriptive Report of the Invention Patent for METHOD AND MINERAL EXTRACTION SYSTEM.
Referência cruzada ao pedido relacionadoCross-reference to related order
Este pedido reivindica a prioridade ao Pedido Não Provisório Norte-americano No. 12/622,394, intitulado Conector tubular da cabeça de poço, depositado em 19 de novembro de 2009, que reivindica a prioridade ao Pedido da Patente Provisória Norte-americano No. 61/255,081, intitulado Conector tubular da cabeça de poço, depositado em 26 de outubro de 2009, ambos que estão aqui incorporados por referência em sua totalidade. AntecedentesThis application claims priority to US Non-Provisional Order No. 12 / 622,394, entitled Wellhead Tubular Connector, filed on November 19, 2009, which claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 255,081, entitled Wellhead tubular connector, deposited on October 26, 2009, both of which are incorporated herein by reference in their entirety. Background
Esta seção tem o objetivo de introduzir o leitor aos vários aspectos da técnica que podem estar relacionados aos vários aspectos da presente invenção, que são descritos e/ou reivindicados abaixo. Acredita-se que esta discussão seja útil para fornecer ao leitor informações histórica para facilitar um melhor entendimento dos vários aspectos da presente invenção. Certamente, deve ser entendido que estas declarações são lidas nessas circunstâncias, e não como admissões da técnica anterior.This section aims to introduce the reader to various aspects of the technique that may be related to the various aspects of the present invention, which are described and / or claimed below. This discussion is believed to be useful in providing the reader with historical information to facilitate a better understanding of the various aspects of the present invention. Certainly, it must be understood that these statements are read in these circumstances, and not as admissions to the prior art.
Recursos naturais, como óleo e gás, são usados como combustível para ligar veículos, aquecer casas, e gerar eletricidade, além de muitos outros usos. Visto que um recurso desejado é descoberto abaixo da superfície da terra, os sistemas de perfuração e produção são geralmente empregados para acessar e extrair o recurso. Estes sistemas podem estar localizados em terra firme ou na plataforma dependendo da localização do recurso desejado. Ainda, tais sistemas geralmente incluem uma montagem da cabeça de poço pelo qual o recurso é extraído. Estes conjuntos da cabeça de poço podem incluir uma ampla variedade de componentes e/ou canais, como caixas, árvores, distribuidores, e assim por diante, que facilita as operações de perfuração e/ou extração. Um cano longo, como uma caixa, pode ser reduzido na terra e/ou mergulhado para permitir acesso ao recurso natural. Canos e/ou tubos adicionais podem então ser passados rapidamente pela caixa para facilitar a extração do recurso.Natural resources, such as oil and gas, are used as fuel to power vehicles, heat homes, and generate electricity, in addition to many other uses. Since a desired resource is discovered below the earth's surface, drilling and production systems are generally employed to access and extract the resource. These systems can be located on land or on the platform depending on the location of the desired resource. In addition, such systems generally include a wellhead assembly through which the resource is extracted. These wellhead assemblies can include a wide variety of components and / or channels, such as boxes, trees, distributors, and so on, which facilitate drilling and / or extraction operations. A long pipe, like a box, can be reduced to the ground and / or plunged to allow access to the natural resource. Additional pipes and / or tubes can then be passed quickly through the box to facilitate resource extraction.
Os componentes e/ou canais da montagem da cabeça de poçoThe components and / or channels of the wellhead assembly
2/20 são unidos e selados pelos mecanismos de trava para fornecer uma passagem de fluxo aos fluidos durante a extração. Entretanto, por causa de tais mecanismos de trava tipicamente envolver o uso de peças e ferramentas adicionais para travar ou destravar diferentes componentes da cabeça de 5 poço, a instalação, reparo, e/ou substituição dos componentes pode ser demorada e complicada, especialmente para montagens da cabeça de poço submarina. Além disso, mecanismos de trava típicos pode às vezes ser insuficientes para as cargas de tensão e pressão na montagem da cabeça de poço.2/20 are joined and sealed by the locking mechanisms to provide a flow passage to the fluids during extraction. However, because such locking mechanisms typically involve the use of additional parts and tools to lock or unlock different components of the 5 wellhead, installation, repair, and / or replacement of the components can be time-consuming and complicated, especially for assemblies of the underwater wellhead. In addition, typical locking mechanisms can sometimes be insufficient for the tension and pressure loads in the wellhead assembly.
Breve descrição dos desenhosBrief description of the drawings
Várias características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência às figuras anexas nas quais os caracteres iguais representam partes iguais nas figuras, em que:Several characteristics, aspects and advantages of the present invention will be better understood when the following detailed description is read with reference to the attached figures in which the equal characters represent equal parts in the figures, in which:
A figura 1 é um diagrama em blocos que ilustra um sistema de extração mineral de acordo com uma modalidade das técnicas presentes;Figure 1 is a block diagram showing a mineral extraction system according to a modality of the present techniques;
A figura 2 é uma vista lateral transversal de uma parte de uma cabeça de poço incluindo um sistema do conector tubular, de acordo com uma modalidade das técnicas presentes;Figure 2 is a cross-sectional side view of a part of a wellhead including a tubular connector system, according to an embodiment of the present techniques;
A figura 3 é uma vista superior dos parafusos de trava em um sistema do conector tubular, de acordo com uma modalidade das técnicas presentes;Figure 3 is a top view of the locking screws in a tubular connector system, according to a modality of the present techniques;
A figura 4 é uma vista ampliada dos componentes de um sistema do conector tubular, de acordo com uma modalidade das técnicas pre25 sentes;Figure 4 is an enlarged view of the components of a tubular connector system, according to a modality of the present techniques;
A figura 5 é uma vista perspectiva de um segmento de trava, de acordo com uma modalidade das técnicas presentes;Figure 5 is a perspective view of a lock segment, according to a modality of the present techniques;
A figura 6 é uma vista lateral transversal de um parafuso de trava posicionado em um segmento de trava e carretei de tubulação de acordo 30 com uma modalidade das técnicas presentes;Figure 6 is a cross-sectional side view of a locking screw positioned on a locking segment and pipe reel according to an embodiment of the present techniques;
A figura 7 é uma vista lateral transversal de um segmento de trava e um parafuso de trava em uma primeira posição (por exemplo, posiçãoFigure 7 is a cross-sectional side view of a lock segment and a lock screw in a first position (for example, position
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destravada) em um carretei de tubulação posicionado sobre uma caixa, de acordo com uma modalidade das técnicas presentes;unlocked) on a pipe reel positioned on a box, according to a modality of the present techniques;
A figura 8 é uma vista lateral transversal parcial de dentro da linha arqueada 8-8 da figura 7, que ilustra a primeira posição (por exemplo, 5 posição destravada) do segmento de trava e do parafuso de trava;Figure 8 is a partial cross-sectional side view from within the arcuate line 8-8 of Figure 7, which illustrates the first position (for example, 5 unlocked position) of the lock segment and the lock screw;
A figura 9 é uma vista lateral transversal de um segmento de trava e um parafuso de trava em uma segunda posição (por exemplo, posição travada) em um carretei de tubulação posicionado sobre uma caixa, de acordo com uma modalidade das técnicas presentes; eFigure 9 is a cross-sectional side view of a lock segment and a lock screw in a second position (for example, locked position) on a pipe reel positioned on a box, according to an embodiment of the present techniques; and
A figura 10 é uma vista lateral transversal parcial de dentro da linha arqueada 10-10 da figura 9, que ilustra a segunda posição (por exemplo, posição travada) do segmento de trava e o parafuso de trava.Figure 10 is a partial cross-sectional side view from within the arched line 10-10 of Figure 9, which illustrates the second position (e.g., locked position) of the lock segment and the lock screw.
Descrição detalhada das modalidades específicasDetailed description of the specific modalities
Uma ou mais modalidades específicas da presente invenção se15 rão descritas abaixo. Estas modalidades descritas são apenas exemplares da presente invenção. Adicionalmente, em um esforço para fornecer uma descrição concisa destas modalidades exemplares, todas as características de uma implementação atual podem não ser descritas na especificação. Deve ser observado que no desenvolvimento de qualquer implementação atual, 20 como em qualquer projeto de engenharia ou desenho, várias decisões específicas da implementação que devem ser tomadas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, como de acordo com as restrições relacionadas ao sistema e negócio, que podem variar de uma implementação para outra. Além disso, deve ser observado que tal esforço de desenvolvi25 mento pode ser complexo e demorado, mas seria ainda uma rotina que firma o desenho, fabricação, e produção aos técnicos na área que terão o benefício desta descrição.One or more specific embodiments of the present invention will be described below. These described embodiments are only exemplary of the present invention. In addition, in an effort to provide a concise description of these exemplary modalities, all features of a current implementation may not be described in the specification. It should be noted that in the development of any current implementation, 20 as in any engineering project or design, several implementation-specific decisions that must be made to achieve the specific objectives of the developers, such as according to the restrictions related to the system and business, which can vary from one implementation to another. In addition, it should be noted that such a development effort can be complex and time-consuming, but it would still be a routine that establishes the design, manufacture, and production for technicians in the area who will benefit from this description.
Ao introduzir os elementos de várias modalidades da presente invenção, os artigos um, uma, o, a e dito(a) significam que há um ou 30 mais dos elementos. Os termos compreendendo, incluindo, e tendo significam que são inclusivos e que pode haver elementos adicionais que não sejam os elementos listados. Além disso, o uso de superior, inferior, aWhen introducing the elements of various embodiments of the present invention, articles one, one, o, a and said (a) mean that there are one or more of the elements. The terms comprising, including, and having mean that they are inclusive and that there may be additional elements other than those listed. In addition, the use of upper, lower,
4/20 cima, abaixo, e variações destes termos são para conveniência, mas não requer qualquer orientação dos componentes.4/20 above, below, and variations of these terms are for convenience, but do not require any guidance from the components.
As modalidades das técnicas presentes incluem sistemas e métodos para conectar os membros tubulares em um sistema de extração mi5 neral. Em particular, em algumas modalidades, um ou mais parafusos de trava e segmentos de trava podem intertravar para segurar um primeiro membro tubular (por exemplo, um carretei de tubulação ou caixa) com relação a um segundo membro tubular. Por exemplo, cada parafuso de trava pode ter um membro de ressalto, que pode ser configurado para entrar em 10 contato com um compartimento de um respectivo segmento de trava. Cada parafuso de trava e segmento de trava pode encaixar dentro do primeiro membro tubular (por exemplo, carretei de tubulação) no sistema de extração mineral. Devido á interface entre o parafuso de trava e o segmento de trava, o parafuso de trava e o segmento de trava podem ser retidos no primeiro 15 membro tubular em uma posição destravada. Por exemplo, o parafuso de trava pode ser girado em uma primeira direção rotacional para mover o parafuso de trava ao longo do seu eixo em uma primeira direção linear para acionar o segmento de trava em direção a posição destravada, em que o segmento de trava está disposto em um recesso radial no primeiro membro 20 tubular na posição destravada. Subsequentemente, o primeiro membro tubular pode ser posicionado sobre o segundo membro tubular enquanto o segmento de trava está disposto no recesso radial na posição destravada, de forma que o segmento de trava não interfira com o movimento do segundo membro tubular axialmente no primeiro membro tubular. Por sua vez, o para25 fuso de trava pode ser girado em uma segunda direção rotacional (por exemplo, oposta da primeira direção rotacional) para mover o parafuso de trava ao longo de seu eixo em uma segunda direção linear (por exemplo, oposta da primeira direção linear) para acionar o segmento de trava longe da posição destravada em direção à posição travada, em que o segmento de 30 trava sai do recesso radial no primeiro membro tubular na posição travada.The modalities of the present techniques include systems and methods for connecting the tubular members in a mineral extraction system. In particular, in some embodiments, one or more locking screws and locking segments may interlock to hold a first tubular member (e.g., a pipe reel or box) with respect to a second tubular member. For example, each locking screw can have a shoulder member, which can be configured to contact a compartment of a respective locking segment. Each locking screw and locking segment can fit inside the first tubular member (for example, pipe reel) in the mineral extraction system. Due to the interface between the locking screw and the locking segment, the locking screw and the locking segment can be retained on the first tubular member in an unlocked position. For example, the lock screw can be rotated in a first rotational direction to move the lock screw along its axis in a first linear direction to drive the lock segment towards the unlocked position, where the lock segment is arranged in a radial recess in the first tubular member 20 in the unlocked position. Subsequently, the first tubular member can be positioned on the second tubular member while the lock segment is disposed in the radial recess in the unlocked position, so that the lock segment does not interfere with the movement of the second tubular member axially on the first tubular member. In turn, the para25 lock spindle can be rotated in a second rotational direction (for example, opposite the first rotational direction) to move the lock screw along its axis in a second linear direction (for example, opposite the first rotational direction) linear direction) to drive the lock segment away from the unlocked position towards the locked position, where the lock segment leaves the radial recess in the first tubular member in the locked position.
Na posição travada, o segmento de trava radialmente comprime o segundo membro tubular com relação ao primeiro membro tubular, assim prendendoIn the locked position, the locking segment radially compresses the second tubular member with respect to the first tubular member, thus securing
5/20 o primeiro e o segundo membros tubulares juntos.5/20 the first and the second tubular members together.
Em certas modalidades, a primeira e a segunda direções lineares podem estar dispostas em um ângulo agudo com relação a um eixo longitudinal do primeiro e do segundo membros tubulares. Por exemplo, o ân5 guio agudo pode ser maior do que 0 grau e menor do que 90 graus, por exemplo, aproximadamente 5 a 60, 10 a 50, 20 a 40, ou aproximadamente 30 grau. Assim, o movimento linear em ângulo do parafuso de trava ao longo das primeira e segunda direções lineares transmite o movimento axial e radial do segmento de trava. Conforme discutido abaixo, cada segmento de 10 trava pode incluir uma superfície côncava disposta ao longo da superfície côncava de contato do respectivo recesso radial, assim permitindo o movimento radial para dentro e para fora do segmento de trava em resposta ao movimento linear em ângulo do parafuso de trava ao longo das primeira e segunda direções lineares. Além disso, em certas modalidades, a interface 15 entre o parafuso de trava e o segmento de trava pode reduzir o número de parafusos de trava usado, conforme apenas um parafuso de trava pode entrar em contato com cada segmento de trava no sistema.In certain embodiments, the first and second linear directions can be arranged at an acute angle with respect to a longitudinal axis of the first and second tubular members. For example, the acute angle may be greater than 0 degrees and less than 90 degrees, for example, approximately 5 to 60, 10 to 50, 20 to 40, or approximately 30 degree. Thus, the linear angled movement of the lock screw along the first and second linear directions transmits the axial and radial movement of the lock segment. As discussed below, each 10-lock segment can include a concave surface arranged along the concave contact surface of the respective radial recess, thus allowing radial movement in and out of the lock segment in response to the angled linear movement of the screw lock along the first and second linear directions. In addition, in certain embodiments, the interface 15 between the lock screw and the lock segment can reduce the number of lock screws used, as only one lock screw can come in contact with each lock segment in the system.
A figura 1 é um diagrama em blocos que ilustra uma modalidade de um sistema de extração mineral 10, que pode usar o único sistema do 20 conector do segmento pelo parafuso de segmento conforme discutido em detalhes abaixo. O sistema de extração mineral 10 ilustrado pode ser configurado para extrair vários minerais e recursos naturais, incluindo hidrocarbonos (por exemplo, óleo e/ou gás natural), da terra, ou para injetar substâncias na terra. Em algumas modalidades, o sistema de extração mineral 10 25 é em terra (por exemplo, um sistema da superfície) ou subterrâneo (por exemplo, um sistema subterrâneo). Conforme ilustrado, o sistema 10 inclui uma cabeça de poço 12 acoplada a um depósito mineral 14 através de um poço 16. O poço 16 pode incluir um eixo da roda da cabeça de poço 18 e um furo de poço 20. O eixo da roda da cabeça de poço 18 geralmente inclui um 30 eixo da roda com diâmetro grande disposto na terminação do furo de poço 20 e desenhado para conectar a cabeça de poço 12 ao poço 16.Figure 1 is a block diagram illustrating a modality of a mineral extraction system 10, which can use the single system of the segment connector by the segment screw as discussed in detail below. The illustrated mineral extraction system 10 can be configured to extract various minerals and natural resources, including hydrocarbons (e.g., oil and / or natural gas), from the earth, or to inject substances into the earth. In some embodiments, the mineral extraction system 10 25 is on land (for example, a surface system) or underground (for example, an underground system). As illustrated, system 10 includes a wellhead 12 coupled to a mineral deposit 14 through a well 16. The well 16 may include a wellhead wheel axis 18 and a wellhole 20. The wheel axis of the well wellhead 18 generally includes a large diameter wheel axle arranged at the end of wellhole 20 and designed to connect wellhead 12 to well 16.
A cabeça de poço 12 pode incluir vários componentes que conThe wellhead 12 can include several components that contain
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6/20 trolam e regulam as atividades e condições associadas com o poço 16. Por exemplo, a cabeça de poço 12 geralmente inclui corpos, válvulas, e vedações que direcionam os minerais produzidos do depósito mineral 14, regulam a pressão no poço 16, e injetam químicas de fundo de poço no furo de 5 poço 20. Na modalidade ilustrada, a cabeça de poço 12 inclui o que é coloquialmente referido como árvore de natal 22 (aqui, uma árvore), um carretei de tubulação 24, um carretei da caixa 26, e um gancho 28 (por exemplo, um gancho da tubulação e/ou um gancho da caixa). O sistema 10 pode incluir outros dispositivos que são acoplados à cabeça de poço 12, e dispositivos 10 que são usados para montar e controlar vários componentes da cabeça de poço 12. Por exemplo, na modalidade ilustrada, o sistema 10 inclui uma ferramenta de aplicação 30 suspensa por uma coluna de perfuração 32. Em certas modalidades, a ferramenta de aplicação 30 inclui uma ferramenta de aplicação que é reduzida (por exemplo, aplicar) de um tanque terrestre no 15 poço 16 e/ou na cabeça de poço 12. Em outras modalidades, como sistemas da superfície, a ferramenta de aplicação 30 pode incluir um dispositivo suspenso sobre e/ou rebaixado na cabeça de poço 12 através um guindaste ou outro dispositivo de suporte.6/20 control and regulate the activities and conditions associated with well 16. For example, wellhead 12 generally includes bodies, valves, and seals that direct the minerals produced from mineral deposit 14, regulate pressure in well 16, and inject downhole chemicals into the 5 well 20 hole. In the illustrated embodiment, wellhead 12 includes what is colloquially referred to as Christmas tree 22 (here, a tree), a pipe reel 24, a box reel 26, and a hook 28 (e.g., a pipe hook and / or a box hook). System 10 can include other devices that are coupled to the wellhead 12, and devices 10 that are used to assemble and control various components of the wellhead 12. For example, in the illustrated embodiment, system 10 includes an application tool 30 suspended by a drilling column 32. In certain embodiments, the application tool 30 includes an application tool that is reduced (for example, to apply) from an onshore tank in well 15 and / or wellhead 12. In other ways embodiments, such as surface systems, the application tool 30 may include a device suspended over and / or lowered in the wellhead 12 by means of a crane or other support device.
A árvore 22 geralmente inclui uma variedade de passagens de 20 fluxo (por exemplo, furos), válvulas, encaixes, e controles para operar o poçoTree 22 generally includes a variety of 20 flow passages (eg, boreholes), valves, fittings, and controls for operating the well
16. Por exemplo, a árvore 22 pode incluir um molde que está disposto sobre um corpo da árvore, um circuito do fluxo, atuadores, e válvulas. Ainda, a árvore 22 pode fornecer comunicação fluida com o poço 16. Por exemplo, a árvore 22 inclui um furo da árvore 34. O furo da árvore 34 fornece procedi25 mentos da realização e sobretrabalho, como a inserção de ferramentas no poço 16, a injeção de várias químicas no poço 16, e assim por diante. Ainda, minerais extraídos do poço 16 (por exemplo, óleo e gás natural) podem ser regulados e direcionados através da árvore 22. Por exemplo, a árvore 22 pode ser acoplada a uma ligação direta ou uma linha de fluxo que é amarra30 da atrás de outros componentes, como um distribuidor. Certamente, o fluxo dos minerais produzidos do poço 16 ao distribuidor através da cabeça de poço 12 e/ou da árvore 22 antes de ser direcionada ao envio ou armazena7/20 mento. Uma válvula de segurança (BOP), aparelho que impede a explosão, 36 também pode ser incluído, como parte da árvore 22 ou como um dispositivo separado. O BOP 36 pode consistir em uma variedade de válvulas, encaixes, e controles para impedir que óleo, gás, ou outro fluido saia do poço 5 no evento de uma liberação não intencional de pressão ou uma condição de sobrepressão.16. For example, tree 22 may include a mold that is arranged on a tree body, a flow circuit, actuators, and valves. In addition, tree 22 can provide fluid communication with well 16. For example, tree 22 includes a hole in tree 34. The hole in tree 34 provides procedures for carrying out and overworking, such as inserting tools into well 16, injection of various chemicals into well 16, and so on. In addition, minerals extracted from well 16 (for example, oil and natural gas) can be regulated and directed through tree 22. For example, tree 22 can be coupled to a direct link or a flow line that is tied 30 behind other components, such as a distributor. Certainly, the flow of minerals produced from well 16 to the distributor through wellhead 12 and / or tree 22 before being directed to shipping or storage7 / 20. A safety valve (BOP), device that prevents the explosion, 36 can also be included, as part of the tree 22 or as a separate device. BOP 36 can consist of a variety of valves, fittings, and controls to prevent oil, gas, or other fluid from escaping from well 5 in the event of an unintended pressure release or overpressure condition.
O carretei de tubulação 24 fornece uma base para a árvore 22. Tipicamente, o carretei de tubulação 24 é um dos muitos componentes em um sistema subterrâneo modular ou sistema da superfície de extração mine10 ral 10 que é aplicado de um tanque terrestre ou sistema da superfície. O carretei de tubulação 24 inclui um furo do carretei de tubulação 38. O furo do carretei de tubulação 38 conecta (por exemplo, permite a comunicação fluida entre) o furo da árvore 34 e o poço 16. Assim, o furo do carretei de tubulação 38 pode fornecer acesso ao furo de poço 20 para os vários procedimentos 15 de realização e sobretrabalho. Por exemplo, componentes podem ser aplicados na cabeça de poço 12 e dispostos no furo do carretei de tubulação 38 para selar o furo de poço 20, para injetar químicas de fundo de poço, para suspender ferramentas de fundo de poço, para recuperar as ferramentas de fundo de poço, e assim por diante.The pipe reel 24 provides a base for the tree 22. Typically, the pipe reel 24 is one of many components in a modular underground system or mining10 surface extraction system 10 that is applied from an onshore tank or surface system . The pipe reel 24 includes a hole in the pipe reel 38. The hole in the pipe reel 38 connects (for example, allows fluid communication between) the hole in the tree 34 and the well 16. Thus, the hole in the pipe reel 38 can provide access to well bore 20 for the various procedures 15 for carrying out and overworking. For example, components can be applied to the wellhead 12 and arranged in the hole of the pipe reel 38 to seal the wellhole 20, to inject downhole chemicals, to suspend downhole tools, to retrieve the downhole tools. rock bottom, and so on.
O furo de poço 20 pode conter pressões elevadas. Por exemplo, o furo de poço 20 pode incluir pressões que excedem 68,94 MPa, 103,42 MPa ou mesmo 137,89 MPa (10.000, 15.000, ou mesmo 20.000 libras por polegada quadrada (psi)). Certamente, o sistema de extração mineral 10 pode empregar vários mecanismos, como vedações, plugues, e válvulas, 25 para controlar e regular o poço 16. Por exemplo, plugues e válvulas são empregados para regular o fluxo e pressão de fluidos em vários furos e canais em todo o sistema de extração mineral 10. Por exemplo, o gancho 28 ilustrado (por exemplo, gancho da tubulação ou gancho da caixa) é tipicamente disposto dentro da cabeça de poço 12 para prender a caixa suspensa no 30 furo de poço 20, e para fornecer uma passagem para fluido de controle hidráulico, injeções químicas, e assim por diante. O gancho 28 inclui um furo do gancho 40 que se estende ao centro do gancho 28, e que está em comuWell hole 20 may contain high pressures. For example, well 20 can include pressures that exceed 68.94 MPa, 103.42 MPa or even 137.89 MPa (10,000, 15,000, or even 20,000 pounds per square inch (psi)). Certainly, the mineral extraction system 10 can employ several mechanisms, such as seals, plugs, and valves, 25 to control and regulate the well 16. For example, plugs and valves are used to regulate the flow and pressure of fluids in various holes and channels throughout the mineral extraction system 10. For example, the illustrated hook 28 (for example, pipe hook or box hook) is typically arranged within wellhead 12 to secure the suspended box to wellhole 20, and to provide a passage for hydraulic control fluid, chemical injections, and so on. Hook 28 includes a hole in hook 40 that extends to the center of hook 28, and that is in common.
8/20 nicação fluida com o furo do carretei de tubulação 38 e o furo de poço 20. Uma ou mais montagens da vedação e/ou montagens terrestres pode ser disposta entre o gancho 28 e o carretei de tubulação 24 e/ou o carretei da caixa 26.8/20 fluid connection with pipe reel hole 38 and well hole 20. One or more seal assemblies and / or ground assemblies can be arranged between hook 28 and pipe reel 24 and / or the reel of the box 26.
Um ou mais conectores tubulares (ou seja, conectores que acoplam membros tubulares) também pode ser empregado para unir e vedar os membros tubulares na cabeça de poço 12. Por exemplo, parafusos, pinos, ou outros mecanismos de trava podem ser empregados para unir e vedar o carretei de tubulação 24 ao gancho 28 e/ou o gancho 28 ao carretei da caixa 10 26, etc. Peças ou ferramentas adicionais podem às vezes ser usadas para travar ou destravar certos sistemas do conector. Entretanto, tais sistemas do conector podem ser complexos, e podem aumentar o tempo de instalação da cabeça de poço e/ou do cano, especialmente em um sistema subterrâneo de extração mineral 10. Além disso, alguns conectores tubulares são posi15 cionados ao eixo dos membros tubulares na cabeça de poço 12. Enquanto tais conectores perpendicularmente posicionados podem fornecer suporte radial ao longo do eixo da cabeça de poço 12, conectores fornecendo suporte radial sozinho podem ser insuficientes para manter a ligação dos membros tubulares quando a cabeça de poço 12 passa pela pressão e tensão 20 contra seu eixo, como fortes condições ambientais. Desta forma, um sistema do conector tubular que fornece suporte adicional (por exemplo, suporte axial além do suporte radial), e que pode ser travado ou destravado sem peças adicionais, pode ser útil para uma variedade de aplicações de extração mineral.One or more tubular connectors (ie connectors that couple tubular members) can also be used to join and seal the tubular members in the wellhead 12. For example, screws, pins, or other locking mechanisms can be used to join and seal pipe reel 24 to hook 28 and / or hook 28 to box reel 10 26, etc. Additional parts or tools can sometimes be used to lock or unlock certain connector systems. However, such connector systems can be complex, and can increase the installation time of the wellhead and / or pipe, especially in an underground mineral extraction system 10. In addition, some tubular connectors are positioned on the axis of the members tubular in the wellhead 12. While such perpendicularly positioned connectors can provide radial support along the shaft of the wellhead 12, connectors providing radial support alone may be insufficient to maintain the connection of the tubular members when the wellhead 12 undergoes pressure and tension 20 against its axis, such as strong environmental conditions. In this way, a tubular connector system that provides additional support (for example, axial support in addition to the radial support), and which can be locked or unlocked without additional parts, can be useful for a variety of mineral extraction applications.
A figura 2 descreve uma vista lateral transversal de uma modalidade da cabeça de poço 12 tendo um sistema do conector 50 incluindo um parafuso de trava angular 52 desenhado para entrar em contato com um segmento de trava 54 (por exemplo, segmento de trava côncavo, segmento de trava substancialmente em forma de cunha) através de uma vedação 56.Figure 2 depicts a cross-sectional side view of a wellhead modality 12 having a connector system 50 including an angled locking screw 52 designed to contact a locking segment 54 (e.g., concave locking segment, segment substantially wedge-shaped lock) through a seal 56.
Na modalidade ilustrada, o segmento de trava 54 é disposto em um recesso 55 (por exemplo, recesso côncavo), a vedação 56 está disposta em uma passagem angular 57, e o parafuso de trava 52 é disposto na vedação 56.In the illustrated embodiment, the lock segment 54 is arranged in a recess 55 (for example, concave recess), the seal 56 is arranged in an angled passage 57, and the lock screw 52 is arranged in the seal 56.
9/209/20
10/20 fície côncava de contato 64 do respectivo recesso 55, assim permitindo o movimento axial para baixo e para cima e o movimento radial para dentro e para fora do segmento de trava 54 em resposta ao movimento linear em ângulo do parafuso de trava 52 ao longo do eixo angular 53. Assim, conforme o 5 segmento de trava 54 está movendo axialmente e radialmente no recesso 55, ele exerce força axial e força radial contra um membro tubular.10/20 concave contact surface 64 of the respective recess 55, thus allowing axial downward and upward movement and radial movement in and out of the lock segment 54 in response to the linear angled movement of the lock screw 52 to the along the angular axis 53. Thus, as the lock segment 54 is moving axially and radially in the recess 55, it exerts axial force and radial force against a tubular member.
Conforme ainda será explicado, o parafuso de trava 52 pode ter um membro de ressalto 70 em uma extremidade formada para entrar em contato com um compartimento 72 no segmento de trava 54. O parafuso de 10 trava 52, o segmento de trava 54, e a vedação 56 podem primeiro ser posicionados dentro de um primeiro membro tubular (por exemplo, carretei de tubulação 24 ou carretei da caixa 26) em uma posição destravada. Na posição destravada, o segmento de trava 54 pode ser movido pelo parafuso de trava 52 em uma posição radialmente em recesso dentro do recesso 57, de 15 forma que o segmento de trava 54 não saia radialmente no espaço dentro do primeiro membro tubular de forma que interfira com o movimento de um segundo membro tubular no primeiro membro tubular. Após posicionar o segundo membro tubular dentro do primeiro membro tubular (por exemplo, carretei de tubulação 24 ou carretei da caixa 26), o parafuso de trava 52 pode 20 ser girado para acionar o parafuso de trava 52 radialmente para dentro ao longo do eixo angular 53 em direção ao segmento de trava 54, assim acionando o segmento de trava 54 radialmente contra o segundo membro tubular. Em particular, o movimento radialmente para dentro do parafuso de trava 52 causa o movimento axialmente para baixo do segmento de trava 54, de 25 forma que a superfície côncava 62 do segmento de trava 54 mova ao longo da superfície côncava de contato 64 do recesso 55. Por sua vez, a interface angular atribuída às superfícies côncavas 62 e 64 causa o movimento radialmente para dentro do segmento de trava 54, assim fazendo com que o segmento de trava 54 engate no segundo membro tubular. Durante este mo30 vimento, o membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 pode girar e/ou deslizar parcialmente ao longo do compartimento 72 no segmento de trava 54, enquanto também gira dentro da vedação 56. O segmento de trava 54As will be explained further, lock screw 52 may have a shoulder member 70 at an end formed to contact a compartment 72 in lock segment 54. 10 lock screw 52, lock segment 54, and the seal 56 may first be positioned within a first tubular member (e.g., tube reel 24 or box reel 26) in an unlocked position. In the unlocked position, the locking segment 54 can be moved by the locking screw 52 in a radially recessed position within the recess 57, so that the locking segment 54 does not come out radially in the space within the first tubular member so that interfere with the movement of a second tubular member in the first tubular member. After positioning the second tubular member within the first tubular member (for example, tubing reel 24 or box reel 26), lock screw 52 can be rotated to drive lock screw 52 radially inward along the angular axis 53 towards lock segment 54, thus driving lock segment 54 radially against the second tubular member. In particular, the movement radially inward of the lock screw 52 causes the axial downward movement of the lock segment 54 so that the concave surface 62 of the lock segment 54 moves along the concave contact surface 64 of the recess 55 In turn, the angular interface assigned to the concave surfaces 62 and 64 causes movement radially into the lock segment 54, thereby causing the lock segment 54 to engage the second tubular member. During this movement, the shoulder member 70 of the lock screw 52 can rotate and / or partially slide along the compartment 72 in the lock segment 54, while also rotating inside the seal 56. The lock segment 54
11/20 pode ser liberado de maneira semelhante, por exemplo, girando o parafuso de trava 52 em uma direção rotacional reversa para acionar o parafuso de trava 52 radialmente para fora ao longo do eixo angular 53, assim atraindo o segmento de trava 54 radialmente longe do segundo membro tubular.11/20 can be released in a similar manner, for example, by turning lock screw 52 in a reverse rotational direction to drive lock screw 52 radially outwardly along angular axis 53, thus attracting lock segment 54 radially away of the second tubular member.
A figura 3 é uma vista superior do sistema do conector 50 da figura 2 com os membros tubulares removidos para esclarecimento. O sistema do conector 50 está disposto em uma disposição circular ou anular, conforme empregado entre o primeiro e o segundo membros tubulares (não mostrado). Conforme observado, o sistema do conector 50 pode ser empre10 gado entre uma variedade de primeiro e do segundo membros tubulares. Por exemplo, o sistema do conector 50 pode estar disposto no carretei de tubulação 24 e/ou no carretei da caixa 26 na cabeça de poço 12, de forma que o sistema do conector 50 trave no lugar um membro tubular. Ainda, enquanto este sistema do conector 50 particular pode ter quatro parafusos de trava 15 52a-52d, segmentos de trava 54a-54d, e vedações 56a-56d, o número de parafusos de trava 52 e segmentos de trava 54 pode depender das dimensões da cabeça de poço 12, como o diâmetro do membro tubular suportado pelo sistema do conector 50. Por exemplo, um membro tubular tendo um diâmetro de aproximadamente 10 % polegadas pode ser suportado por seis 20 segmentos de trava 54, parafusos de trava 52, e vedações 56. Um membro tubular tendo um diâmetro menor pode ser suportado por menos segmentos de trava 54, parafusos de trava 52, e vedações 56. Entretanto, qualquer número de segmentos de trava 54, parafusos de trava 52, e vedações 56 podem ser empregados em várias modalidades, por exemplo, 1 a 50, 2 a 10, 25 ou 10 a 20.Figure 3 is a top view of the connector 50 system of figure 2 with the tubular members removed for clarification. The connector system 50 is arranged in a circular or annular arrangement, as employed between the first and second tubular members (not shown). As noted, the connector system 50 can be employed between a variety of first and second tubular members. For example, the connector system 50 may be arranged on the pipe reel 24 and / or on the housing reel 26 on the wellhead 12, so that the connector system 50 locks a tubular member in place. In addition, while this particular connector 50 system may have four lock screws 15 52a-52d, lock segments 54a-54d, and seals 56a-56d, the number of lock screws 52 and lock segments 54 may depend on the dimensions of the wellhead 12, such as the diameter of the tubular member supported by the connector system 50. For example, a tubular member having a diameter of approximately 10% inches can be supported by six 20 lock segments 54, lock screws 52, and seals 56. A tubular member having a smaller diameter can be supported by fewer lock segments 54, lock screws 52, and seals 56. However, any number of lock segments 54, lock screws 52, and seals 56 can be used in various modalities, for example, 1 to 50, 2 to 10, 25 or 10 to 20.
Em algumas modalidades, as dimensões dos segmentos de trava 54 e parafusos de trava 52 podem também depender das dimensões dos membros tubulares serem unidos. Por exemplo, membros tubulares mais amplos podem ser suportados por segmentos de trava mais amplos 54 e/ou 30 parafusos de trava mais longos ou mais amplos 52. Algumas modalidades envolvem encaixe apenas de um parafuso de trava 52 para cada segmento de trava 54, conforme ilustrado na figura 3. Entretanto, em outras modalidaIn some embodiments, the dimensions of the lock segments 54 and lock screws 52 may also depend on the dimensions of the tubular members to be joined. For example, wider tubular members can be supported by wider lock segments 54 and / or 30 longer or wider lock screws 52. Some modalities involve fitting only one lock screw 52 for each lock segment 54, as illustrated in figure 3. However, in other modalities
12/20 des, cada segmento de trava 56 pode ter mais do que um compartimento 72 para entrar em contato com mais do que um parafuso de trava 52. O encaixe de mais do que um parafuso de trava 52 para um segmento de trava 54 pode também depender das dimensões do membro tubular.12/20 de, each lock segment 56 can have more than one compartment 72 to contact more than one lock screw 52. The fitting of more than one lock screw 52 for a lock segment 54 can also depend on the dimensions of the tubular member.
A figura 4 é uma vista transversal ampliada de uma modalidade do sistema do conector 50 e do carretei de tubulação 24, que ilustra um processo de montagem do parafuso de trava 52, do segmento de trava 54, e da vedação 56 com relação à passagem 57 e ao recesso 55. Por exemplo, a vedação 56 pode ser acoplada à passagem 57 da parte externa do carretei 10 de tubulação 24, por exemplo, rosqueando as roscas da vedação 77 nas roscas da passagem 78. Além disso, um espaçador 79 (por exemplo, espaçador metálico anular) e uma vedação 80 (por exemplo, vedação elastomérica anular) pode estar disposto entre a passagem 57 e a vedação 56 para fornecer vedação entre o carretei de tubulação 24, o parafuso de trava 52, e 15 a vedação 56. Ainda como exemplo, o parafuso de trava 52 e o segmento de trava 56 podem ser acoplados juntos, e então inseridos de uma parte interna do carretei de tubulação 24. O parafuso de trava 52 pode ser inserido na passagem 57, e então as roscas 74 do parafuso de trava 52 podem ser rosqueadas entrando em contato com as roscas 73 dentro da vedação 56. Con20 forme o parafuso de trava 52 rosqueia na vedação 56, o segmento de trava pode ser atraído ao recesso 57. Quando o sistema do conector tubular 50 é engatado (ou seja, quando os componentes são acionados de forma que o sistema esteja em uma posição travada), o parafuso de trava 52 pode exercer força ao longo de seu eixo 53. Conforme o eixo 53 do parafuso de trava 25 52 está disposto no ângulo 51 com relação ao eixo longitudinal 48 do carretei de tubulação 24, o parafuso de trava 52 pode exercer forças radiais e axiais (ou seja, nas direções 44 e 44) dentro do carretei de tubulação 24 para empurrar o segmento de trava 54 contra o membro tubular (não mostrado) envolvido pelo carretei de tubulação 24.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of a system modality of connector 50 and pipe reel 24, which illustrates a process for assembling the lock screw 52, the lock segment 54, and the seal 56 with respect to the passage 57 and recess 55. For example, seal 56 can be coupled to passage 57 on the outside of pipe reel 10, for example, by screwing the threads of seal 77 into the threads of passage 78. In addition, a spacer 79 (for example, example, annular metallic spacer) and a seal 80 (e.g., annular elastomeric seal) can be arranged between passage 57 and seal 56 to provide seal between pipe reel 24, lock screw 52, and 15 seal 56 As an example, the lock screw 52 and the lock segment 56 can be coupled together, and then inserted from an inner part of the pipe reel 24. The lock screw 52 can be inserted in the passage 57, and then the screws housings 74 of the lock screw 52 can be threaded by contacting the threads 73 inside the seal 56. As the lock screw 52 threads into the seal 56, the lock segment can be attracted to the recess 57. When the connector system tubular 50 is engaged (that is, when the components are driven so that the system is in a locked position), the locking screw 52 can exert force along its axis 53. According to the axis 53 of the locking screw 25 52 is arranged at angle 51 with respect to the longitudinal axis 48 of the pipe reel 24, the locking screw 52 can exert radial and axial forces (ie, in directions 44 and 44) inside the pipe reel 24 to push the lock segment 54 against the tubular member (not shown) surrounded by the pipe reel 24.
O parafuso de trava 52 pode entrar em contato com o segmento de trava 54 através de uma interconexão entre o membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 e o compartimento 12. do segmento de trava 56. OLock screw 52 may come into contact with lock segment 54 through an interconnection between shoulder member 70 of lock screw 52 and housing 12. of lock segment 56. The
13/20 membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 pode ser uma parte final que é semelhante a uma forma do disco, e mais ampla no diâmetro do que a parte do parafuso de trava 52 imediatamente adjacente ao membro de ressalto 70. Por exemplo, conforme descrito, o parafuso de trava 52 em algumas 5 modalidades pode ter um recesso (por exemplo, uma ranhura anula) 68 adjacente ao membro de ressalto 70 mais amplo.13/20 shoulder member 70 of lock screw 52 may be an end part that is similar to a shape of the disc, and wider in diameter than the part of lock screw 52 immediately adjacent to shoulder member 70. For example , as described, the lock screw 52 in some 5 embodiments may have a recess (e.g., an annular groove) 68 adjacent the larger shoulder member 70.
O compartimento 72 do segmento de trava 54 pode ser mais bem explicado na ilustração mais detalhada da vista perspectiva do segmento de trava 54 na figura 5. Em uma modalidade, o compartimento 72 pode ter 10 uma parte estreita 82 e uma parte ampla 84. Conforme observado, o membro de ressalto 70 encaixa dentro da parte ampla 84, enquanto a ranhura anular 68 encaixa dentro da parte estreita 82. Desta forma, o compartimento 72 bloqueia o movimento do membro de ressalto 70 (e assim o parafuso de trava 52) ao longo do eixo angular 53 do parafuso de trava 52. Assim, con15 forme o parafuso de trava 52 move ao longo do eixo angular 53, o intertravamento entre o membro de ressalto 70 e o compartimento 72 faz com que o segmento de trava 54 mova para cima e para baixo. Conforme observado, o movimento do parafuso de trava 52 inclui o movimento axial e rotacional, e assim o parafuso de trava 52 pode girar e deslizar o membro de ressalto 70 20 ao longo do compartimento 72. O comprimento ilustrado 72 tem uma superfície inferior angular 89, que pode ser aproximadamente 90 graus (ou seja, perpendicular) com relação ao eixo angular 53 do parafuso de trava 52. Assim, o membro de ressalto 70 pode deslizar em uma direção radialmente para baixo ao longo do ângulo da superfície inferior angular, e aproximada25 mente perpendicular ao eixo angular 53 do parafuso de trava 52.The compartment 72 of the lock segment 54 can be better explained in the more detailed illustration of the perspective view of the lock segment 54 in figure 5. In one embodiment, the compartment 72 can have a narrow part 82 and a wide part 84. According to observed, the shoulder member 70 fits into the wide part 84, while the annular groove 68 fits into the narrow part 82. In this way, compartment 72 blocks the movement of the shoulder member 70 (and thus the locking screw 52) to the along the angular axis 53 of the locking screw 52. Thus, as the locking screw 52 moves along the angular axis 53, the interlocking between the shoulder member 70 and the compartment 72 causes the locking segment 54 to move to up and down. As noted, the movement of the lock screw 52 includes axial and rotational movement, so that the lock screw 52 can rotate and slide the shoulder member 70 20 along the housing 72. The illustrated length 72 has an angled bottom surface 89 , which can be approximately 90 degrees (i.e., perpendicular) to the angular axis 53 of the locking screw 52. Thus, the shoulder member 70 can slide in a radially downward direction along the angle of the angled bottom surface, and approximately 25 perpendicular to the angular axis 53 of the lock screw 52.
Conforme ainda ilustrado na figura 5, o segmento de trava 54 pode ter dentes 86 ao longo de uma circunferência interna do segmento de trava 54. Os dentes 86 podem ser adequados para seguramente entrar em contato com um membro tubular disposto dentro do carretel de tubulação 24, 30 de forma que o segmento de trava 54 possa ser firmemente mantido contra o membro tubular quando o sistema do conector 50 (incluindo o parafuso de trava 52, o segmento de trava 54, e a vedação 56) é engatado (ou seja, traAs further illustrated in figure 5, the lock segment 54 can have teeth 86 along an internal circumference of the lock segment 54. The teeth 86 can be suitable for safely coming into contact with a tubular member disposed within the tubing spool 24 , 30 so that latch segment 54 can be held firmly against the tubular member when the connector system 50 (including latch screw 52, latch segment 54, and seal 56) is engaged (i.e., latch)
14/20 vado). Em algumas modalidades, o segmento de trava 54 pode também ter dentes ao longo de uma circunferência externa do segmento de trava 54, que pode auxiliar na retenção do segmento de trava 54 dentro do espaço no carretei de tubulação 24.14/20 vado). In some embodiments, the lock segment 54 may also have teeth along an outer circumference of the lock segment 54, which can assist in retaining the lock segment 54 within the space in the pipe reel 24.
Com referência novamente à vista ampliada do sistema do conector tubular e do carretei de tubulação 24 na figura 4, o sistema do conector 50 pode também incluir a vedação 56 que pode funcionar para apertar contra o parafuso de trava 52. Conforme discutido abaixo, o aperto da vedação (por exemplo, através de uma força mecânica) pode exercer pressão 10 sobre o parafuso de trava 52, que pode fazer com que o parafuso de trava seja empurrado ao longo do eixo 53 do parafuso de trava 52. A extensão do parafuso de trava 52 pode fazer com que o segmento de trava 54 seja empurrado contra o membro tubular, conforme discutido. A vedação 56 pode encaixar sobre uma extremidade externa 76 do parafuso de trava 52, e pode 15 ser vedado ao parafuso de trava 52 pela vedação 80. O espaçador 79 pode fornecer alívio ao parafuso de trava 52 dentro do parafuso de trava espaço 78 quando a vedação 56 aperta para alternar o parafuso de trava 52 para uma posição travada.Referring again to the enlarged view of the tubular connector system and the pipe reel 24 in figure 4, the connector system 50 may also include the seal 56 which can work to tighten against the lock screw 52. As discussed below, the tightening of the seal (for example, by mechanical force) can exert pressure 10 on the lock screw 52, which can cause the lock screw to be pushed along the axis 53 of the lock screw 52. The extension of the lock screw lock 52 can cause lock segment 54 to be pushed against the tubular member, as discussed. Seal 56 can fit over an outer end 76 of lock screw 52, and 15 can be sealed to lock screw 52 by seal 80. Spacer 79 can provide relief to lock screw 52 within lock screw space 78 when the seal 56 tightens to switch lock screw 52 to a locked position.
Uma sequência que aciona o sistema do conector tubular da primeira posição (por exemplo, posição destravada) em uma segunda posição (por exemplo, posição travada) é descrita nas figuras 6-10. Em particular, as figuras 6-10 ilustram o parafuso de trava 52, o segmento de trava 54, e a vedação 56 posicionados no carretei de tubulação 24, como o poço conforme as ilustrações detalhadas da interface entre o parafuso de trava 52 e 25 o segmento de trava 54, e o movimento do segmento de trava 54 com relação a um membro tubular. Enquanto as figuras 6-10 descrevem o sistema do conector no carretei de tubulação 24, o sistema do conector tubular 50 pode ser implementado para conectar quaisquer membros tubulares em um sistema de extração mineral 10 de acordo com as modalidades das técnicas 30 presentes.A sequence that drives the tubular connector system from the first position (eg, unlocked position) to a second position (eg, locked position) is described in figures 6-10. In particular, figures 6-10 illustrate the lock screw 52, the lock segment 54, and the seal 56 positioned on the pipe reel 24, as well as the detailed illustrations of the interface between the lock screw 52 and 25 o lock segment 54, and the movement of the lock segment 54 with respect to a tubular member. While figures 6-10 describe the connector system on the pipe reel 24, the tubular connector system 50 can be implemented to connect any tubular members in a mineral extraction system 10 according to the modalities of the present techniques 30.
A vista lateral transversal do carretei de tubulação 24 e uma modalidade do sistema do conector tubular 50 é ilustrado na figura 6. O sistemaThe cross-sectional side view of the pipe reel 24 and a modality of the tubular connector system 50 is illustrated in figure 6. The system
15/20 do conector 50 ainda não é engatado, e o carretei de tubulação 24 ainda não foi instalado sobre um membro tubular na cabeça de poço 12 (como na figura 1). Em particular, o parafuso de trava 52 pode ser girado em uma primeira direção rotacional 81 sobre o eixo angular 53 para causar movimento do pa5 rafuso de trava 52 em uma primeira direção linear 83 radialmente para fora do carretei de tubulação 24 e do eixo longitudinal 48. Por sua vez, o movimento do parafuso de trava 52 na primeira direção linear 83 faz com que o segmento de trava 54 mova em uma primeira direção axial 85 (por exemplo, direção axial para cima), assim fazendo com que a superfície côncava 62 do segmento de trava 54 deslize ao longo da superfície côncava 64 do recesso15/20 of the connector 50 is not yet engaged, and the pipe reel 24 has not yet been installed on a tubular member in the wellhead 12 (as in figure 1). In particular, the locking screw 52 can be rotated in a first rotational direction 81 about the angular axis 53 to cause movement of the locking screw 52 in a first linear direction 83 radially out of the pipe reel 24 and the longitudinal axis 48 In turn, the movement of the locking screw 52 in the first linear direction 83 causes the locking segment 54 to move in a first axial direction 85 (for example, axial direction upwards), thus making the concave surface 62 of the latch segment 54 slide along the concave surface 64 of the recess
55. O movimento para cima do segmento de trava 54 na primeira direção axial 85 e o movimento deslizante entre estas superfícies côncavas 62 e 64 faz com que o segmento de trava 54 mova em uma primeira direção radial (por exemplo, uma direção radial para fora) ainda rebaixando o segmento de trava 54 no recesso 55. Desta forma, o segmento de trava 54 é movido no recesso 55 enquanto é ainda retido no parafuso de trava 52, de forma que o segmento de trava 54 não interfira na instalação de um membro tubular no carretei de tubulação 24. Em algumas modalidades, o parafuso de trava 52, o segmento de trava 54, e a vedação 56 podem ser instalados em um membro tubular, como o carretei de tubulação 24, antecipadamente. Por exemplo, o carretei de tubulação 24 pode ser fabricado para ter o sistema do conector 50 de acordo com as técnicas presentes, e o sistema do conector pode ser usado para conexões ou instalações entre o carretei de tubulação e as várias caixas ou tubulação.55. The upward movement of the lock segment 54 in the first axial direction 85 and the sliding movement between these concave surfaces 62 and 64 causes the lock segment 54 to move in a first radial direction (for example, an outward radial direction) ) still lowering the lock segment 54 in the recess 55. In this way, the lock segment 54 is moved in the recess 55 while it is still retained in the lock screw 52, so that the lock segment 54 does not interfere with the installation of a member tubular on the pipe reel 24. In some embodiments, the lock screw 52, the lock segment 54, and the seal 56 can be installed on a tubular member, such as the pipe reel 24, in advance. For example, the pipe reel 24 can be manufactured to have the connector system 50 according to the present techniques, and the connector system can be used for connections or installations between the pipe reel and the various boxes or piping.
Em outras modalidades, o parafuso de trava 52, o segmento de trava 54, e/ou a vedação 56 podem ser componentes separados, e podem ser instalados no carretei de tubulação 24 ou qualquer outro membro tubular quando uma conexão deve se tornar possível. Devido ao desenho do sistema do conector tubular 50, instalação ou conexão entre os membros tubula30 res não precisar de ferramentas ou peças adicionais, como parafusos ou pinos adicionais. Por exemplo, e conforme discutido com relação à figura 5, o membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 pode ser posicionado noIn other embodiments, the locking screw 52, the locking segment 54, and / or the seal 56 can be separate components, and can be installed on the pipe reel 24 or any other tubular member when a connection should become possible. Due to the system design of the tubular connector 50, installation or connection between the tubing members does not require additional tools or parts, such as additional screws or pins. For example, and as discussed with reference to figure 5, the shoulder member 70 of the lock screw 52 can be positioned on the
16/20 compartimento 72 para axialmente prender o segmento de trava 54 com relação ao parafuso de trava 52 nas posições travada e destravada do sistema do conector 50 com relação ao membro tubular.16/20 compartment 72 to axially secure the lock segment 54 with respect to the lock screw 52 in the locked and unlocked positions of the connector system 50 with respect to the tubular member.
A instalação do sistema do conector 50 no carretei de tubulaçãoInstallation of the connector 50 system on the pipe reel
24 também pode ser simplificada devido à configuração do segmento de trava 54 e do parafuso de trava 52. Em particular, a interconexão entre o parafuso de trava 52 e o segmento de trava 54 pode permitir a pré-carga do sistema do conector. Por exemplo, o parafuso de trava 52 pode ser encaixado com o segmento de trava 54 e com a vedação 56 para ser pré-carregado no 10 carretei de tubulação 24, conforme a interconexão entre o membro de ressalto 70 e o compartimento 72 pode reter o segmento de trava 54 no carretei de tubulação 24. Além disso, em algumas modalidades, apenas um parafuso de trava 52 entra em contato cada segmento de trava 54. Empregando um parafuso de trava 52 para um segmento de trava 54 pode simplesmente ins15 talar o carretei de tubulação 24 sobre uma caixa ou membro tubular, e pode reduzir o tempo de instalação, que pode ser útil para as instalações subterrâneas. No uso em profundidades, um processo de instalação simplificado também pode permitir instalações usando um veículo subterrâneo remotamente operado. Assim, as instalações que envolvem o sistema do conector 20 50 das técnicas presentes podem ser realizadas subterraneamente com grande flexibilidade.24 can also be simplified due to the configuration of the lock segment 54 and the lock screw 52. In particular, the interconnection between the lock screw 52 and the lock segment 54 can allow the preload of the connector system. For example, the lock screw 52 can be fitted with the lock segment 54 and the seal 56 to be preloaded on the 10 pipe reel 24, according to the interconnection between the shoulder member 70 and the compartment 72 can retain the lock segment 54 on the pipe reel 24. In addition, in some embodiments, only one lock screw 52 contacts each lock segment 54. Using a lock screw 52 for a lock segment 54 you can simply install the reel piping 24 over a box or tubular member, and can reduce installation time, which can be useful for underground installations. In use at depths, a simplified installation process can also allow for installations using a remotely operated underground vehicle. Thus, installations involving the connector system 20 50 of the present techniques can be carried out underground with great flexibility.
Visto que os componentes do sistema do conector tubular 50 estão na posição no carretei de tubulação 24, o carretei de tubulação 24 pode ser instalado sobre uma caixa ou membro tubular 88, conforme ilustrado na 25 figura 7. Conforme ilustrado, o sistema do conector tubular 50 pode ainda ser destravado (por exemplo, segmento de trava 54 é axialmente elevado e radialmente rebaixado no recesso 55), e a vedação 56 ainda não pode ser apertada sobre o parafuso de trava 52. Ainda, os dentes 86 do segmento de trava 54 são radialmente retraídos longe do membro tubular 88, de forma 30 que os dentes 86 não prendam o membro tubular 88 com relação ao carretei de tubulação 24.Since the tubular connector system components 50 are in position on the tubing reel 24, the tubing reel 24 can be installed on a tubular member or box 88, as shown in Figure 25. As shown, the tubular connector system 50 can still be unlocked (for example, lock segment 54 is axially raised and radially lowered in recess 55), and seal 56 cannot yet be tightened on lock screw 52. Also, teeth 86 of lock segment 54 they are radially retracted away from the tubular member 88, so that the teeth 86 do not trap the tubular member 88 with respect to the pipe reel 24.
Uma ilustração detalhada das posições do parafuso de trava 52A detailed illustration of the lock screw 52 positions
17/20 φ 10 e do segmento de trava 54 em uma posição destravada visto que o carretei de tubulação 24 está instalado sobre uma caixa ou membro tubular 88 é fornecida na figura 8. A vista lateral transversal da figura 8 é tomada dentro da linha arqueada 8-8 da figura 7. Conforme discutido acima, a ranhura anular 68 do parafuso de trava 52 é encaixada na parte estreita 82 do compartimento 72 no segmento de trava 54, enquanto o membro de ressalto 70 é encaixado na parte ampla 84 do compartimento 72 no segmento de trava 54. Devido ao maior diâmetro do membro de ressalto 70 com relação à ranhura anular 68, o parafuso de trava 52 é retido ao segmento de trava 54 quando o parafuso de trava 52 é movido na primeira direção linear 83, ou axialmente para cima e radialmente para fora do carretei de tubulação 24. O movimento do parafuso de trava 52 também move o segmento de trava 54 na primeira direção axialmente para cima 85 e na direção radialmente para fora 87. Este movimento faz com que a superfície côncava 62 do segmento de trava 54 deslize para cima e para fora ao longo da superfície côncava 64 do recesso 55. Assim, o segmento de trava 54 é movido no recesso 55 quando na posição destravada. Na posição destravada, o segmento de trava 54 não exerce a força contra um membro tubular (como o membro tubular 88) no qual o carretei de tubulação 24 está instalado. Conforme ilustrado pela lacuna entre os dentes 86 do segmento de trava 54 e o membro tubular 88, o segmento de trava 54 pode não estar em contato com o membro tubular 88 na posição destravada.17/20 φ 10 and the lock segment 54 in an unlocked position since the pipe reel 24 is installed on a box or tubular member 88 is provided in figure 8. The cross-sectional side view of figure 8 is taken within the arcuate line 8-8 of figure 7. As discussed above, the annular groove 68 of the lock screw 52 is fitted in the narrow part 82 of the compartment 72 in the lock segment 54, while the shoulder member 70 is engaged in the wide part 84 of the compartment 72 in the lock segment 54. Due to the larger diameter of the shoulder member 70 in relation to the annular groove 68, the lock screw 52 is retained to the lock segment 54 when the lock screw 52 is moved in the first linear direction 83, or axially upwards and radially out of the pipe reel 24. The movement of the lock screw 52 also moves the lock segment 54 in the first direction axially upwards 85 and in the radially outward direction 87. This moves This causes the concave surface 62 of the lock segment 54 to slide up and out along the concave surface 64 of the recess 55. Thus, the lock segment 54 is moved in the recess 55 when in the unlocked position. In the unlocked position, the lock segment 54 does not exert force against a tubular member (such as tubular member 88) on which the tubing reel 24 is installed. As illustrated by the gap between the teeth 86 of the lock segment 54 and the tubular member 88, the lock segment 54 may not be in contact with the tubular member 88 in the unlocked position.
A vista lateral transversal de uma posição travada final do sistema do conector tubular 50 implementada no carretei de tubulação 24 e o membro tubular 88 é ilustrado na figura 9. A posição travada do sistema 50 pode ter sido acionada apertando o parafuso de trava 52 e a vedação 56. Em uma modalidade, o parafuso de trava 52 e a vedação 56 podem ser apertados mecanicamente. Entretanto, em outras modalidades, o aperto da vedação, e assim o acionamento do sistema do conector tubular 50 em uma posição travada, pode usar energia hidráulica, ar, ou energia elétrica, ou alguma combinação destas energias.The lateral cross-sectional view of a final locked position of the tubular connector system 50 implemented in the pipe reel 24 and the tubular member 88 is illustrated in figure 9. The locked position of the system 50 may have been activated by tightening the lock screw 52 and the seal 56. In one embodiment, lock screw 52 and seal 56 can be mechanically tightened. However, in other embodiments, tightening the seal, and thus activating the tubular connector 50 system in a locked position, may use hydraulic energy, air, or electrical energy, or some combination of these energies.
Em particular, o parafuso de trava 52 pode ser girado em umaIn particular, locking screw 52 can be turned in one
18/20 segunda direção rotacional 90 sobre o eixo angular 53 para causar movimento do parafuso de trava 52 em uma segunda direção linear 92 radialmente para dentro do carretei de tubulação 24 em direção ao eixo longitudinal 48. Por sua vez, o movimento do parafuso de trava 52 na segunda dire5 ção linear 92 faz com que o segmento de trava 54 mova em uma segunda direção axial 94 (por exemplo, direção axial para baixo), assim fazendo com a superfície côncava 62 do segmento de trava 54 deslize ao longo da superfície côncava 64 do recesso 55. O movimento para baixo do segmento de trava 54 na segunda direção axial 94 e o movimento deslizante entre estas 10 superfícies côncavas 62 e 64 faz com que o segmento de trava 54 mova em uma segunda direção radial 96 (por exemplo, uma direção radial para dentro) causando projeção do segmento de trava 54 longe do recesso 55 contra o membro tubular 88. Desta forma, o segmento de trava 54 cria uma força radial contra o membro tubular 88, ao longo com a retenção fornecida pelos 15 dentes 86, enquanto é retido no parafuso de trava 52.18/20 second rotational direction 90 on the angular axis 53 to cause movement of the locking screw 52 in a second linear direction 92 radially into the pipe reel 24 towards the longitudinal axis 48. In turn, the movement of the locking screw lock 52 in the second linear direction 92 causes the lock segment 54 to move in a second axial direction 94 (for example, axial direction down), thus making the concave surface 62 of the lock segment 54 slide along the surface concave 64 of recess 55. The downward movement of lock segment 54 in the second axial direction 94 and the sliding movement between these 10 concave surfaces 62 and 64 causes the lock segment 54 to move in a second radial direction 96 (for example , a radial inward direction) causing the lock segment 54 to project away from the recess 55 against the tubular member 88. In this way, the lock segment 54 creates a radial force against the member t ubular 88, along with the retention provided by the 15 teeth 86, while it is retained in the lock screw 52.
Uma ilustração detalhada do parafuso de trava 52 e do segmento de trava 54 em uma posição travada é fornecida na figura 10, que é uma vista lateral transversal parcial de dentro da linha arqueada 10-10 da figuraA detailed illustration of lock screw 52 and lock segment 54 in a locked position is provided in figure 10, which is a partial cross-sectional side view from within the arched line 10-10 of the figure
9. Conforme o parafuso de trava 52 gira e move em uma direção radialmente 20 para baixo em direção ao eixo longitudinal 48, o membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 move ao longo do compartimento 72 do segmento de trava 54 para transmitir uma força radialmente para baixo e para dentro contra o segmento de trava 54. Como um resultado desta interface entre o membro de ressalto 70 do parafuso de trava 52 e o compartimento 72 do 25 segmento de trava 54, o movimento do parafuso de trava 52 também move o segmento de trava 54 na segunda direção axialmente para baixo 94 e direção radialmente para baixo 96. Este movimento pode fazer com que a superfície côncava 62 do segmento de trava 54 deslize para baixo e para dentro ao longo da superfície côncava 64 do recesso 55. Assim, o segmento de 30 trava 54 é movido para baixo no recesso 55 quando na posição travada.9. As the lock screw 52 rotates and moves in a radially direction 20 downwards towards the longitudinal axis 48, the shoulder member 70 of the lock screw 52 moves along the compartment 72 of the lock segment 54 to transmit a force radially downward and inward against lock segment 54. As a result of this interface between the shoulder member 70 of lock screw 52 and housing 72 of lock segment 54, the movement of lock screw 52 also moves the lock segment 54 in the second direction axially downwards 94 and radially downward direction 96. This movement can cause the concave surface 62 of the lock segment 54 to slide downwards and inwards along the concave surface 64 of the recess 55. Thus , the latch 30 segment 54 is moved down into recess 55 when in the locked position.
Conforme indicado pelo contato entre os dentes 86 do segmento de trava 54 e o membro tubular 88, o segmento de trava 54 exerce uma força radialmen19/20 *As indicated by the contact between the teeth 86 of the lock segment 54 and the tubular member 88, the lock segment 54 exerts a radial force19 / 20 *
te para dentro contra o membro tubular 88, assim travando o membro tubular 88 com relação ao carretei de tubulação 24 quando na posição travada.inwardly against tubular member 88, thus locking tubular member 88 with respect to tubing reel 24 when in the locked position.
Após o parafuso de trava 52 empurra o segmento de trava 54 contra o membro tubular 88, a vedação 56 pode ser girada em uma direção rotacional 98 para causar movimento linear em uma direção linear 100 (por exemplo, radialmente para dentro) em direção ao eixo longitudinal 48. Desta forma, o movimento para dentro da vedação 56 pode causar a compressão axial da vedação 80 e do espaçador 79 entre a vedação 56 e a passagem 57. A compressão axial da vedação 80 faz com que a vedação amplie radialmente contra a passagem 57 e o parafuso de trava 52, assim fornecendo uma vedação apertada entre o carretei de tubulação 24, o parafuso de trava 52, e a vedação 56.After the locking screw 52 pushes the locking segment 54 against the tubular member 88, the seal 56 can be rotated in a rotational direction 98 to cause linear movement in a linear direction 100 (for example, radially inward) towards the axis longitudinal 48. In this way, the movement inside the seal 56 can cause the axial compression of the seal 80 and the spacer 79 between the seal 56 and the passage 57. The axial compression of the seal 80 causes the seal to expand radially against the passage 57 and the lock screw 52, thus providing a tight seal between the pipe reel 24, the lock screw 52, and the seal 56.
Novamente, o ângulo 51 do parafuso de trava 52 também pode afetar a conexão do membro tubular 88. Conforme discutido acima, o ângulo 51 do parafuso de trava 52 com relação ao eixo 48 do carretei de tubulação 24 e/ou quaisquer outros membros tubulares do sistema de extração mineral 10 pode travar o membro tubular 88 com a força radial e com a força axial. Por exemplo, um parafuso típico que é posicionado perpendicularmente ao eixo 48 do carretei de tubulação 24 pode aplicar apenas a força radial (ou seja, força perpendicular ao eixo 48 do carretei de tubulação 24). Em contraste, o parafuso de trava angular 52 fornece forças axial e radial, enquanto também simplifica a conexão com as ferramentas em um ambiente subterrâneo.Again, the angle 51 of the locking screw 52 can also affect the connection of the tubular member 88. As discussed above, the angle 51 of the locking screw 52 with respect to the axis 48 of the pipe reel 24 and / or any other tubular members of the mineral extraction system 10 can lock tubular member 88 with radial force and axial force. For example, a typical screw that is positioned perpendicular to the axis 48 of the pipe reel 24 can apply only radial force (i.e., force perpendicular to the axis 48 of the pipe reel 24). In contrast, the angular locking screw 52 provides axial and radial forces, while also simplifying connection to tools in an underground environment.
Em uma modalidade, o parafuso de trava 52 pode ter um ângulo 51 de aproximadamente 30 graus com relação ao eixo 48 do membro tubular 88. Em algumas modalidades, o ângulo 51 do parafuso de trava 52 pode variar de 20 a 40 graus com relação ao eixo 48 do membro tubular 88. Em outras modalidades, o ângulo 51 do parafuso de trava 52 com relação ao membro tubular 88 é pequeno suficiente para o parafuso de trava 52 para mover o segmento de trava 54 sem resistência substancial entre uma posição destravada e uma posição travada (por exemplo, para cima e para baixo), enquanto o ângulo 51 também é grande suficiente de forma que a vedaIn one embodiment, the lock screw 52 can have an angle 51 of approximately 30 degrees with respect to the axis 48 of the tubular member 88. In some embodiments, the angle 51 of the lock screw 52 can vary from 20 to 40 degrees with respect to axis 48 of tubular member 88. In other embodiments, the angle 51 of lock screw 52 with respect to tubular member 88 is small enough for lock screw 52 to move lock segment 54 without substantial resistance between an unlocked position and a locked position (for example, up and down), while angle 51 is also large enough so that the seal
20/20 ção 56 e/ou a extremidade externa 76 do parafuso de trava 52 seja acessível para acionar o sistema do conector tubular entre as posições travada e destravada.20/20 tion 56 and / or the outer end 76 of the lock screw 52 is accessible to drive the tubular connector system between the locked and unlocked positions.
Enquanto a invenção pode estar sujeita à várias modificações e formas alternativas, as modalidades específicas foram mostradas em forma de exemplo nos desenhos e foram descritas em detalhes aqui. Entretanto, deve ser entendido que a invenção não deve ser limitada às formas particulares reveladas. Ainda, a invenção é para abranger todas as modificações, equivalentes, e alternativas que estão dentro do espírito e escopo da inven10 ção conforme definido pelas reivindicações anexas a seguir.While the invention may be subject to various modifications and alternative forms, the specific modalities have been shown as an example in the drawings and have been described in detail here. However, it should be understood that the invention should not be limited to the particular forms disclosed. In addition, the invention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives that are within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims below.
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