BR112012025807B1

BR112012025807B1 - método para operar instalação de perfuração flutuante embarcada e instalação de perfuração flutuante embarcada

Info

Publication number: BR112012025807B1
Application number: BR112012025807-9A
Authority: BR
Inventors: Ove Boe
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2021-03-09
Also published as: CN102918736B; EP2539986A2; EP2539986B1; BR112012025807A2; KR101912594B1; CN102918736A; US20130078875A1; DK2539986T3; KR20130040195A; WO2011124459A2; US8951078B2; EP2375530A1; WO2011124459A3

Abstract

INSTALAÇÃO DE PERFURAÇÃO FLUTUANTE EMBARCADA E MÉTODO PARA OPERAR UMA INSTALAÇÃO DE PERFURAÇÃO FLUTUANTE EMBARCADA. A invenção refere-se a uma instalação de perfuração flutuante embarcada e a um método para operar uma instalação de perfuração flutuante embarcada, que compreende um guincho (2) para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores (3) para um posicionamento dinâmico da instalação de perfuração embarcada e que compreende pelo menos um gerador (1) para operar os impulsores (3) e o guincho (2).

Description

[001] A invenção refere-se a um método para operar instalação de perfuração flutuante embarcada, que compreende um guincho para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores para um posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e que compreende pelo menos um gerador para operar os impulsores e o guincho. A invenção refere-se adicionalmente a uma instalação de perfuração flutuante embarcada que compreende um guincho para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores para um posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e que compreende pelo menos um gerador para operar os impulsores e o guincho.

[002] As instalações de perfuração flutuantes embarcadas, como navios de perfuração ou sondas de perfuração semissubmersíveis, são embarcações marítimas as quais foram equipadas com um equipamento de perfuração. As instalações de perfuração flutuantes embarcadas são normalmente utilizadas para perfuração exploratória de novos poços de óleo ou gás em água profunda mas podem também ser utilizadas para perfuração científica. Estas são capazes de perfurar em profundidades de água de até 3500-4000 m. A maioria das instalações de perfuração flutuantes embarcadas estão equipadas com um sistema de posicionamento dinâmico para manter a posição sobre o poço.

[003] Um sistema de posicionamento dinâmico é um sistema con trolado por computador para automaticamente manter a posição e o rumo da instalação de perfuração flutuante embarcada utilizando héli- ces e impulsores próprios. Os sensores de referência de posição, combinados com os sensores de movimento, sensores de vento e bússolas giroscópicas proveem informações para o computador do sistema de posicionamento dinâmico referentes à posição da instalação de perfuração flutuante embarcada e a magnitude e a direção de forças ambientais que afetam a sua posição.

[004] O programa de computador que funciona no sistema de po sicionamento dinâmico contém um modelo matemático da instalação de perfuração flutuante embarcada que inclui as informações referentes ao arraste de vento e de corrente da instalação de perfuração flutuante embarcada e à localização dos impulsores da instalação de perfuração flutuante embarcada. Este conhecimento, combinado com as informações de sensor, permite o computador calcular o ângulo de direcionamento requerido e a saída de impulsor de cada impulsor. Este permite operações no mar onde a atracação ou a ancoragem não é factível devido à água profunda, congestionamentos de oleodutos ou equipamento de perfuração no fundo do mar ou outros problemas.

[005] O posicionamento dinâmico pode ou ser absoluto em que a posição da instalação de perfuração flutuante embarcada é travada em um ponto fixo sobre o fundo do mar, ou relativo a um objeto móvel como um navio ou outro veículo submarino. A instalação de perfuração flutuante embarcada pode também ser posicionada em um ângulo vantajoso na direção do vento, ondas e fluxo de água.

[006] Tais instalações de perfuração flutuantes embarcadas compreendem um guincho para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, por meio de que o guincho pode compreender pelo menos um acionamento. Mais ainda, as instalações de perfuração flutuantes embarcadas compreendem diversas hélices ou impulsores para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada. Ainda, as instalações de perfuração flutuantes embarcadas compreen- dem um ou mais geradores para produzir corrente elétrica para operar os impulsores e o guincho.

[007] As instalações de perfuração flutuantes embarcadas tal como as sondas de perfuração semissubmersíveis ou os navios de perfuração tendem na direção de um guincho eletricamente operado com compensação de erguimento ativa. Isto é utilizado de modo a manter uma pressão constante sobre a broca de perfuração durante a perfuração. Isto gera uma necessidade de uma grande carga oscilante na frequência das ondas do mar.

[008] Até agora o problema tem sido resolvido puxando a energia dos geradores embarcados e dissipando a energia de frenagem em resistores de frenagem. Isto dissipa grandes quantidades de energia nos resistores de frenagem. Mais ainda, isto resulta em uma carga variável para os geradores e assim uma eficiência de combustível ruim e também possibilidades para uma voltagem e frequência instáveis.

[009] O objetivo a ser resolvido é prover um método para operar uma instalação de perfuração flutuante embarcada e uma instalação de perfuração flutuante embarcada, os quais permitem que o consumo de energia dos geradores da instalação de perfuração flutuante embarcada seja mantido tão estável quanto possível durante a operação dos impulsores e do guincho e assim permite um baixo consumo de combustível das instalações de perfuração flutuantes embarcadas.

[0010] O problema da invenção é resolvido por um método para operar uma instalação de perfuração flutuante embarcada e por uma instalação de perfuração flutuante embarcada. As vantagens, características, detalhes, aspectos e efeitos da invenção surgem da descrição e da figura. As características e detalhes os quais são descritos em conexão com o método para operar uma instalação de perfuração flutuante embarcada contam também para a instalação de perfuração flutuante embarcada, e vice-versa.

[0011] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção o problema é resolvido por um método para operar uma instalação de perfuração flutuante embarcada, que compreende um guincho para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e compreende pelo menos um gerador para operar os impulsores e o guincho, por meio de que o método está caracterizado pelas seguintes etapas: a) o consumo de energia do guincho ao longo de pelo menos um certo período de tempo é medido e a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do pelo menos um certo período de tempo são determinadas, b) um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho é gerado, por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do certo período de tempo, c) um sinal de antioscilação o qual representa uma oscilação de energia com características de uma fase oposta ao sinal de oscilação de energia do guincho é gerado, d) o sinal de antioscilação é distribuído para os impulsores, e) o consumo de energia dos impulsores é ajustado para o sinal de antioscilação.

[0012] As informações sobre o consumo de energia do guincho precisam ser coletadas. Isto pode ser feito ao longo de um período de tempo predeterminado ou ao longo do tempo inteiro. Após a medição do consumo de energia do guincho a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho são determinadas dos resultados de medição. Após esta determinação um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho é gerado, por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do certo período de tempo. Com base neste sinal de oscilação de energia um sinal de antioscilação para os impulsores foi gerado e distribuído para os impulsores individuais. Isto significa que um sinal de antioscilação o qual representa uma oscilação de energia com características de fase opostas ao sinal de oscilação de energia do guincho é gerado na próxima etapa. Este sinal de antioscilação é então distribuído para os impulsores e o consumo de energia dos impulsores é ajustado para o sinal de antioscilação. O sinal de antioscilação faz com que os impulsores variem o seu consumo de carga em fase oposta e magnitude similar que o guincho. Deste modo o impulso médio não é afetado. A variação de carga sobre os impulsores não tem nenhum efeito sobre a capacidade de manter a instalação de perfuração flutuante embarcada em uma posição estável.

[0013] Os impulsores utilizados para o posicionamento dinâmico e os acionamentos de perfuração do guincho estão conectados de tal modo que o consumo de energia dos geradores é mantido tão estável quanto possível. Isto foi feito gerando um sinal do guincho que representa a oscilação de energia. O sinal de oscilação de energia é sobreposto ao sinal de controle para os impulsores ajustando o seu consumo de energia para a fase oposta como o guincho e assim gerando uma energia constante fornecida dos geradores. A oscilação de energia no acionamento do guincho pode ser induzida pelo menos parcialmente por ondas. A oscilação de energia no acionamento do guincho pode ser adicionalmente induzida pelo fluxo da água.

[0014] Como o período de onda do mar é tipicamente 7-10 s uma variação do impulso desta magnitude não afetará o sistema de posicionamento significativamente. Ainda, a necessidade de energia para os impulsores está em um grande grau conectada às condições do tempo com grandes ondas e após altas oscilações de energia do guincho. Isto fornece uma boa base para uniformizar as oscilações de carga.

[0015] O sinal de antioscilação para os impulsores está disposto de tal modo que este esteja em conformidade com as normas para a classe de posicionamento dinâmico relevante (classe DP).

[0016] As principais vantagens deste método para operar uma ins talação de perfuração flutuante embarcada são que os geradores têm uma carga muito mais constante, o que resulta em um consumo de combustível reduzido, e devido a uma energia de pico mais baixa e a uma carga estável a instalação de perfuração flutuante embarcada pode ser operada com um número mais baixo de geradores em operação, reduzindo o custo operacional ainda mais. O guincho pode compreender um acionamento. O acionamento do guincho pode ser considerado ser um acionamento de perfuração, já que este é utilizado na operação de perfuração. Este pode, por exemplo, fazer parte de um sistema de acionamento de perfuração da instalação de perfuração flutuante embarcada. O acionamento de perfuração do guincho pode compreender um ou mais motores elétricos.

[0017] De acordo com um desenvolvimento preferido da invenção, o método está caracterizado pelo fato de que uma unidade de controle, especificamente uma unidade de controle de posicionamento dinâmico, da instalação de perfuração flutuante embarcada executa pelo menos as etapas b), c) e d) do método anteriormente descrito. O consumo de energia do guincho pode ser medido ao longo de um período de tempo definido pelo meio de medição. A determinação da oscilação de energia e da magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do período de tempo definido pode ser feita pela unidade de controle, também. Após determinar a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho o sinal de oscilação de energia é ge- rado pela unidade de controle. Conhecendo o sinal de oscilação de energia a unidade de controle pode gerar um sinal de antioscilação o qual representa a mesma ou uma similar magnitude do consumo de carga e uma oscilação de energia com características de uma fase oposta para o sinal de oscilação de energia do guincho. Após a geração do sinal de antioscilação o sinal de antioscilação é distribuído pela unidade de controle para os impulsores. Os impulsores ajustam o seu consumo de energia de acordo com o sinal de antioscilação. Assim, os impulsores retiram a sua energia do pelo menos um gerador da instalação de perfuração flutuante embarcada no momento quando o guincho não retira energia do pelo menos um gerador. Por meio disto a retirada de energia de um ou mais geradores pode ser mantida muito estável ou constante ao longo do tempo, respectivamente.

[0018] Ainda, um método para operar uma instalação de perfura ção flutuante embarcada é preferido, por meio de que o pelo menos um gerador produz uma corrente elétrica e alimenta a corrente elétrica para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada para operar o guincho e os impulsores. O pelo menos um gerador alimenta a corrente elétrica para a rede elétrica embarcada, a qual distribui a corrente elétrica para o guincho, especificamente o acionamento de perfuração ou as brocas de perfuração, e para os impulsores.

[0019] Além disso, um método é preferido, o qual está caracteriza do pelo fato de que durante o desenrolamento ou o enrolamento da linha de perfuração pelo guincho os motores elétricos do guincho desaceleram a linha de perfuração do guincho. Isto assegura que a linha de perfuração a qual pode ser denominada coluna de perfuração também, não rompe.

[0020] Vantajosamente, a energia a qual é gerada pelos motores elétricos do guincho durante a desaceleração da linha de perfuração é alimentada para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada por pelo menos um conversor de quatro quadrantes. Isto permite a recirculação de energia a qual é gerada pelos motores elétricos do guincho para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada. Isto reduz a necessidade de energia adicional e economiza os custos para a energia adicional. As ondas podem ser compensadas pelo guincho e uma força relativamente constante pode ser aplicada na linha de perfuração. Por exemplo, se a instalação de perfuração flutuante embarcada for levantada por uma onda, o guincho pode desenrolar a linha de perfuração.

[0021] Dependendo da disposição de planta da instalação de per furação flutuante embarcada o guincho pode estar equipado com pelo menos um conversor de quatro quadrantes, que permite uma reali- mentação da energia de frenagem para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada, ou alternativamente com resisto- res de frenagem e retificadores de uma via, permitindo somente a compensação da oscilação da energia ativa. Portanto, um método é vantajoso, por meio de que pelo menos um resistor de frenagem e pelo menos um retificador de uma via compensam a oscilação da energia necessária pelo guincho e/ou os impulsores.

[0022] O guincho e os impulsores podem também estar conecta dos a um ou mais barramentos CC. Mais ainda, isto pode ser combinado e a operação pode ser feita dependente da situação de carga total a bordo.

[0023] É vantajoso que pelo menos quatro impulsores sejam utili zados, por meio de que cada impulsor pode ser gerado ao redor de 360 graus (graus angulares), especificamente em um plano substancialmente paralelo a uma superfície da água. Os impulsores estão vantajosamente dispostos em cada canto da instalação de perfuração flutuante embarcada.

[0024] Ainda, um método para operar uma instalação de perfura- ção flutuante embarcada é preferido, por meio de que os diversos impulsores para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada são alimentados por sensores de referência de posição, sensores de movimento, sensores de vento e/ou bússolas giroscópicas de um sistema de posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada.

[0025] O sistema de posicionamento dinâmico pode manter a po sição da instalação de perfuração flutuante embarcada sobre o poço. O sistema de posicionamento dinâmico é um sistema controlado por computador para manter automaticamente a posição e o rumo de uma instalação de perfuração flutuante embarcada utilizando os impulsores e/ou hélices. Os sensores de referência de posição, combinados com os sensores de movimento, os sensores de vento e as bússolas giros- cópicas, proveem as informações para o computador do sistema de posicionamento dinâmico referentes à posição da instalação de perfuração flutuante embarcada e à magnitude e direção de forças ambientais que afetam a sua posição.

[0026] O programa de computador que funciona no sistema de po sicionamento dinâmico contém um modelo matemático da instalação de perfuração flutuante embarcada que inclui informações referentes ao arraste de vento e de corrente da instalação de perfuração flutuante embarcada e à localização dos impulsores e/ou hélices da instalação de perfuração flutuante embarcada. Este conhecimento, combinado com as informações de sensor, permite ao computador calcular o ângulo de direcionamento requerido e a saída de impulsor para cada impulsor. Isto permite operações no mar onde a atracação e a ancoragem não são factíveis devido à água profunda, congestionamentos de oleodutos ou equipamento de perfuração no fundo do mar ou outros problemas.

[0027] O posicionamento dinâmico pode ou ser absoluto em que a posição da instalação de perfuração flutuante embarcada é travada em um ponto fixo sobre o fundo do mar, ou relativo a um objeto móvel como um navio ou outro veículo submarino. A instalação de perfuração flutuante embarcada pode também ser posicionada em um ângulo vantajoso na direção do vento, ondas e fluxo de água.

[0028] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção o problema é resolvido por uma instalação de perfuração flutuante embarcada, que compreende um guincho para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e compreende pelo menos um gerador para operar os impulsores e o guincho, por meio de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende uma unidade de medição para medir o consumo de energia do guincho ao longo de pelo menos um certo período de tempo, um meio para a determinação da oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do pelo menos um certo período de tempo, uma primeira unidade de geração para gerar um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho, por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do pelo menos um certo período de tempo, uma segunda unidade de geração para gerar um sinal de antioscilação o qual representa uma oscilação de energia com uma característica de fase oposta ao sinal de oscilação de energia do guincho, uma unidade de distribuição para distribuir o sinal de antioscilação para os impulsores e um dispositivo de ajuste para ajustar o consumo de energia dos impulsores de acordo com o sinal de antioscilação. O guincho pode compreender pelo menos um acionamento, especificamente um acionamento de perfuração.

[0029] Os geradores de tal instalação de perfuração flutuante em- barcada operam com uma carga constante. A menor variação de carga reduz o consumo de combustível dos geradores e portanto o consumo de combustível da instalação de perfuração flutuante embarcada. Devido a uma energia de pico mais baixa e uma carga estável a instalação de perfuração flutuante embarcada pode ser operada com um menor número de geradores em funcionamento, reduzindo o custo operacional ainda mais.

[0030] As informações sobre o consumo de energia do guincho podem ser coletadas. Isto pode ser feito ao longo de um período de tempo predefinido ou ao longo do tempo inteiro pela unidade de medição da instalação de perfuração flutuante embarcada. A unidade de medição compreende pelo menos um sensor para medir o consumo de energia do guincho. Após medir o consumo de energia do guincho a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho são determinadas dos resultados de medição pelo meio de determinação. Uma primeira unidade de geração gera um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho, por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia determinada e a magnitude do consumo de energia do guincho ao longo do pelo menos o certo período de tempo. Uma segunda unidade de geração gera um sinal de antioscila- ção o qual representa uma oscilação de energia com uma característica de fase oposta ao sinal de oscilação de energia do guincho. Este sinal de antioscilação é distribuído para os impulsores por uma unidade de distribuição. Após obter o sinal de antioscilação um dispositivo de ajuste ajusta o consumo de energia dos impulsores de acordo com o sinal de antioscilação. O sinal de antioscilação faz com que os impulsores variem o seu consumo de carga em fase oposta e magnitude similar que o guincho. Deste modo o impulso médio não é afetado. A variação de carga sobre os impulsores não tem nenhum efeito sobre a capacidade de manter a instalação de perfuração flutuante embarcada em uma posição estável.

[0031] De acordo com um desenvolvimento vantajoso adicional da invenção uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida, por meio de que a unidade de medição, as primeira e segunda unidades de geração e a unidade de distribuição fazem parte de uma unidade de controle da instalação de perfuração flutuante embarcada. A unidade de controle pode ser uma unidade de controle de posicionamento dinâmico. A unidade de controle permite um controle da retirada de energia do(s) gerador(es) da instalação de perfuração flutuante embarcada. A unidade de controle pode ainda compreender a unidade de medição e/ou o dispositivo de ajuste.

[0032] O pelo menos um gerador produz uma corrente elétrica e alimenta a corrente elétrica para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada para operar o guincho e os impulsores. O pelo menos um gerador compreende um meio para alimentar a corrente elétrica para a rede elétrica embarcada para distribuir a corrente elétrica para o guincho, especificamente o acionamento de perfuração ou as brocas de perfuração, e para os impulsores.

[0033] De acordo com outro desenvolvimento vantajoso da inven ção uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida, por meio de que o guincho compreende um acionamento que inclui um ou mais motores elétricos para o desenrolamento ou o enrolamento da linha de perfuração.

[0034] Durante uma compensação de erguimento ativa, a linha de perfuração é desenrolada pela tração gravitacional da coluna de perfuração presa quando a instalação de perfuração flutuante embarcada é levantada por uma onda do mar. O motor elétrico do guincho pode ser utilizado para desacelerar a linha de perfuração do guincho. O motor elétrico pode ser freado retirando energia elétrica do motor elétrico, isto é, o motor elétrico do guincho opera como um gerador. Deste modo, a energia das ondas do mar pode ser convertida em energia elétrica.

[0035] Além do(s) gerador(es), a energia de ondas do mar que é convertida em energia elétrica pelo acionamento do guincho pode ser utilizada para operar os impulsores ou outros consumidores a bordo da instalação de perfuração flutuante embarcada. O consumo de energia pode assim ser reduzido pela reutilização da energia de onda.

[0036] Portanto, de acordo com um desenvolvimento vantajoso adicional da invenção uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida, por meio de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende pelo menos um conversor de quatro quadrantes para alimentar energia a qual é gerada pelos um ou mais motores elétricos do guincho durante a desaceleração da linha de perfuração, para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada.

[0037] A energia das ondas do mar convertida em energia elétrica pelos um ou mais motores elétricos pode mais ainda ser convertida pelo pelo menos um conversor de quatro quadrantes para permitir uma alimentação da energia elétrica para a rede elétrica de energia. Especificamente, o conversor de quatro quadrantes pode adaptar a frequência da energia elétrica gerada à frequência sobre a rede elétrica de energia da instalação de perfuração flutuante embarcada.

[0038] Dependendo da disposição de planta da instalação de per furação flutuante embarcada o guincho pode estar equipado com pelo menos um conversor de quatro quadrantes, que permite uma reali- mentação da energia de frenagem para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada, ou alternativamente com resisto- res de frenagem e retificadores de uma via, permitindo somente a compensação da oscilação da energia ativa. Portanto, de acordo com um desenvolvimento vantajoso adicional da invenção uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida, por meio de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende pelo menos um resistor de frenagem e pelo menos um retificador de uma via para compensar a oscilação da energia necessária pelo guincho e/ou os impulsores.

[0039] De acordo com outro desenvolvimento vantajoso da inven ção, uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida por meio de que o guincho e os impulsores da instalação de perfuração flutuante embarcada estão conectados a um barramento CC.

[0040] A instalação de perfuração flutuante embarcada pode ser, por exemplo, uma embarcação, como uma sonda de perfuração se- missubmersível ou um navio de perfuração.

[0041] A instalação de perfuração flutuante embarcada compreen de uma bobina de aço de grande diâmetro, freios, uma fonte de energia como pelo menos um gerador e dispositivos auxiliares variados. A função primária do guincho é desenrolar e enrolar a linha de perfuração, a qual é um cabo de aço de grande diâmetro, em um modo controlado. A linha de perfuração é enrolada sobre um bloco de coroa e um bloco de deslocamento para obter uma vantagem mecânica em um modo de "talha" ou "polia". Este desenrolamento e enrolamento da linha de perfuração fazem com que o bloco de deslocamento, e que quer que esteja pendurado sob este, seja baixado para dentro ou le-vantado do furo de poço. O desenrolamento da linha de perfuração é movido por gravidade e o enrolamento é vantajosamente por um motor elétrico ou um motor diesel.

[0042] O acionamento de perfuração pode compreender todos os acionamentos da instalação de perfuração flutuante embarcada os quais são necessários para perfurar um furo de poço. Portanto o acionamento de perfuração pode compreender o acionamento do guincho, um ou mais acionamentos superiores, um acionamento de guincho de âncora e similares. O acionamento de perfuração e a broca de perfuração são utilizados para perfurar um furo de poço. A instalação de perfuração flutuante embarcada pode compreender componentes como um tanque de lama, um guindaste ou mastro, bombas de lama, o guincho, uma mesa rotativa ou acionamento superior, a linha ou coluna de perfuração, o equipamento de geração de energia e o equipamento auxiliar. O mecanismo de içamento na instalação de perfuração flutuante embarcada é um grande guincho que desenrola ou enrola a linha de perfuração e assim levanta ou abaixa a haste de perfuração e a broca.

[0043] De acordo com outro desenvolvimento vantajoso da inven ção uma instalação de perfuração flutuante embarcada está provida, por meio de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende um sistema de posicionamento dinâmico com sensores de referência de posição, sensores de movimento, sensores de vento, e/ou bússolas giroscópicas para alimentar para os impulsores para manter a instalação de perfuração flutuante embarcada na posição.

[0044] O sistema de posicionamento dinâmico pode manter a po sição da instalação de perfuração flutuante embarcada sobre o poço. O sistema de posicionamento dinâmico é um sistema controlado por computador para automaticamente manter a posição e o rumo de uma instalação de perfuração flutuante embarcada utilizando os impulsores e/ou hélices. Os sensores de referência de posição, combinados com os sensores de movimento, sensores de vento e bússolas giroscópi- cas, proveem informações para o computador do sistema de posicionamento dinâmico referentes à posição da instalação de perfuração flutuante embarcada e a magnitude e a direção de forças ambientais que afetam a sua posição.

[0045] O programa de computador que funciona no sistema de po- sicionamento dinâmico contém um modelo matemático da instalação de perfuração flutuante embarcada que inclui as informações referentes ao arraste de vento e de corrente da instalação de perfuração flutuante embarcada e à localização dos impulsores e/ou hélices da instalação de perfuração flutuante embarcada. Este conhecimento, combinado com as informações de sensor, permite o computador calcular o ângulo de direcionamento requerido e a saída de impulsor de cada impulsor. Este permite operações no mar onde a atracação ou a ancoragem não é factível devido à água profunda, congestionamentos de oleodutos ou equipamento de perfuração no fundo do mar ou outros problemas.

[0046] O posicionamento dinâmico pode ou ser absoluto em que a posição da instalação de perfuração flutuante embarcada é travada em um ponto fixo sobre o fundo do mar, ou relativo a um objeto móvel como um navio ou outro veículo submarino. A instalação de perfuração flutuante embarcada pode também ser posicionada em um ângulo vantajoso na direção do vento, ondas e fluxo de água.

[0047] A invenção será agora descrita novamente em detalhes com referência às figuras anexas, em que:

[0048] Figura 1 mostra esquematicamente uma primeira fonte de alimentação de uma instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com a invenção,

[0049] Figura 2 mostra esquematicamente uma segunda fonte de alimentação de uma instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com a invenção.

[0050] Os elementos com a mesma função e modo de operação estão providos nas figuras 1 e 2 com as mesmas referências.

[0051] A figura 1 e a figura 2 ilustram duas diferentes modalidades do sistema de fonte de alimentação 10 de instalações de perfuração flutuantes embarcadas, como sondas de perfuração semissubmersí- veis ou navios de perfuração. O guincho 2 e os impulsores 3 consomem energia dos gerados 1. Para obter um consumo de energia constante e estável dos geradores 1 uma unidade de controle está interco- nectada entre os geradores 1 e o guincho 2 e os impulsores 3. Os impulsores 3 utilizados para o posicionamento dinâmico e os acionamentos de perfuração do guincho 2 estão interconectados de tal modo que a retirada de energia dos geradores 2 é mantida tão estável quanto possível. Isto é feito gerando um sinal do guincho 2 que representa a oscilação de energia. Este sinal de oscilação de energia é sobreposto ao sinal de controle para os impulsores 3 ajustando o seu consumo de energia para a fase oposta como o guincho 2 e assim gerando uma energia constante fornecida dos geradores 1.

[0052] Na figura 1 um barramento CA é utilizado para transferên cia da energia oscilante. Isto requer que os retificadores 6 devem ser equipados para alimentar energia em ambas as direções. Um conversor de quatro quadrantes 5 e uma unidade de controle 4 estão interco- nectados entre os geradores 1 e o guincho 2 e os impulsores 3. O conversor de quatro quadrantes 5 e a unidade de controle 4 permitem uma realimentação de energia de frenagem para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada. Isto significa, durante o desenrolamento ou o enrolamento da linha de perfuração pelo guincho 2 os motores elétricos do guincho 2 desaceleram a linha de perfuração do guincho 2. Esta energia de frenagem é alimentada para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada pelo conversor de quatro quadrantes 5. Isto permite a recirculação de energia a qual é gerada pelos motores elétricos do guincho 2 para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada. Isto reduz a necessidade de energia adicional e economiza os custos para a energia adicional. As ondas podem ser compensadas pelo guincho e uma força relativamente constante pode ser aplicada na linha de perfuração.

[0053] Na figura 2 o barramento CC é utilizado para a troca da energia oscilante. Isto torna o sistema de fonte de alimentação 10 mais simples e um retificador de diodo ou tiristor 6 normal pode ser utilizado. Os retificadores de uma via 6 e a unidade de controle 4 estão in- terconectados entre os geradores 1 e o guincho 2 e os impulsores 3. Os retificadores de uma via 6, a unidade de controle 4 e os resistores de frenagem permitem uma compensação da oscilação da energia ativa.

Claims

1. Método para operar instalação de perfuração flutuante embarcada, que compreende um guincho (2) para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores (3) para um posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e que compreende pelo menos um gerador (1) para gerara energia elétrica para operar os impulsores (3) e o guincho (2), sendo que o guincho (2) compreende pelo menos um acionamento, o método caracterizado pelo fato de que apresenta as seguintes etapas, a) o consumo de energia do guincho (2) ao longo de pelo menos um certo período de tempo é medido e a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho (2) ao longo do pelo menos um certo período de tempo são determinadas, sendo que a oscilação de energia em um acionamento do guincho (2) é induzida pelo menos parcialmente por ondas, b) um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho (2) é gerado, por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho (2) ao longo do certo período de tempo, c) um sinal de antioscilação o qual representa uma oscilação de energia com características de uma fase oposta ao sinal de oscilação de energia do guincho (2) é gerado, d) o sinal de antioscilação é distribuído para os impulsores (3), e) o consumo de energia dos impulsores (3) é ajustado para o sinal de antioscilação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (4) da instalação de perfuração flutuante embarcada executa pelo menos as etapas b), c) e d) da rei- vindicação 1.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um gerador (1) produz corrente elétrica e alimenta a corrente elétrica para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada para operar o guincho (2) e os impulsores (3).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que durante o desenrolamento ou o enrolamento da linha de perfuração pelo guincho (2) os motores elétricos do guincho (2) desaceleram a linha de perfuração do guincho (2).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a energia a qual é gerada pelos motores elétricos do guincho (2) durante a desaceleração da linha de perfuração é alimentada para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada por pelo menos um conversor de quatro quadrantes (5).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um resistor de frena- gem e pelo menos um retificador de uma via (6) compensam a oscilação da energia necessária pelo guincho (2) e/ou impulsores (3).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o guincho (2) e os impulsores (3) estão conectados a pelo menos um barramento CC.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os diversos impulsores (3) para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada são alimentados por sensores de referência de posição, sensores de movimento, sensores de vento e/ou bússolas giroscópicas e um sistema de posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada.

9. Instalação de perfuração flutuante embarcada, que com- preende um guincho (2) para desenrolar e enrolar uma linha de perfuração, que compreende diversos impulsores (3) para o posicionamento dinâmico da instalação de perfuração flutuante embarcada e compreende pelo menos um gerador (1) para operar os impulsores (3) e o guincho (2), sendo que o guincho (2) compreende pelo menos um acionamento, caracterizada pelo fato de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende uma unidade de medição para medir o consumo de energia do guincho (2) ao longo de pelo menos um certo período de tempo, um meio para a determinação da oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho (2) ao longo do pelo menos um certo período de tempo, uma primeira unidade de geração para gerar um sinal de oscilação de energia com base nos resultados da medição do consumo de energia do guincho (2), por meio de que o sinal de oscilação de energia representa a oscilação de energia e a magnitude do consumo de energia do guincho (2) ao longo do pelo menos um certo período de tempo, uma segunda unidade de geração para gerar um sinal de antioscilação o qual representa uma oscilação de energia com uma característica de fase oposta ao sinal de oscilação de energia do guincho (2), uma unidade de distribuição para distribuir o sinal de antioscilação para os impulsores (3) e um dispositivo de ajuste para ajustar o consumo de energia dos impulsores (3) de acordo com o sinal de antioscilação.

10. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a unidade de medição, as primeira e segunda unidades de geração e a unidade de distribuição fazem parte de uma unidade de controle (4) da instalação de perfuração flutuante embarcada.

11. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que o guincho (2) compreende motores elétricos para desacelerar a linha de per- furação do guincho (2) durante o desenrolamento ou o enrolamento da linha de perfuração.

12. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pelo fato de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende pelo menos um conversor de quatro quadrantes (5) para alimentar energia, a qual é gerada pelos motores elétricos do guincho (2) durante a desaceleração da linha de perfuração, para a rede elétrica da instalação de perfuração flutuante embarcada.

13. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizada pelo fato de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende pelo menos um resistor de frenagem e pelo menos um retificador de uma via (6) para compensar a oscilação da energia necessária pelo guincho (2) e/ou os impulsores (3).

14. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizada pelo fato de que o guincho (2) e os impulsores (3) da instalação de perfuração flutuante embarcada estão conectados a pelo menos um barramento CC.

15. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizada pelo fato de que a instalação de perfuração flutuante embarcada é uma sonda de perfuração semissubmersível ou um navio de perfuração.

16. Instalação de perfuração flutuante embarcada de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15, caracterizada pelo fato de que a instalação de perfuração flutuante embarcada compreende um sistema de posicionamento dinâmico com sensores de referência de posição, sensores de movimento, sensores de vento e/ou bússolas giroscópicas para alimentar para os impulsores (3) para manter a instalação de perfuração flutuante embarcada em posição.