BR112012030131B1 - Válvula de proteção contra explosões para cortar uma estrutura tubular de um poço de perfuração, método para cortar uma estrutura tubular e ferramenta de corte para cortar uma estrutura tubular de um poço de perfuração - Google Patents
Válvula de proteção contra explosões para cortar uma estrutura tubular de um poço de perfuração, método para cortar uma estrutura tubular e ferramenta de corte para cortar uma estrutura tubular de um poço de perfuração Download PDFInfo
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Abstract
sistema e método para partir uma estrutura tubular. a invenção esta relacionada a técnicas para partir uma estrutura tubular; é provido um sistema de proteção contra estouros com um invólucro contendo um furo através dele para receber a estrutura tubular, um atuador posicionável no invólucro e uma pluralidade de ferramentas de corte posicionáveis no invólucro e seletivamente movíveis em uma posição atuada com o atuador; cada uma das ferramentas de corte possui uma base capaz de ser suportada pelo atuador e seletivamente movível através dele e uma cabeça de corte suportada pela base; a cabeça de corte compreende uma ponta contendo um ponto de perfuração em uma extremidade sua e pelo menos uma superfície de corte; o ponto de perfuração perfura a estrutura tubular e as superfícies de corte se distanciam do ponto de perfuração estreitando-se para fazer um corte através da estrutura tubular por meio da qual a cabeça de corte passa através da estrutura tubular.
Description
[001] Este pedido é uma prorrogação parcial do Pedido Não Provisório Norte-Americano Nº 12/883.469 depositado em 16 de setembro de 2010, o qual é uma continuação da Patente Norte-Americana Nº 7.814.979 depositada em 5 de maio de 2008, que é uma divisão da Patente Norte-Americana Nº 7.367.396 depositada em 25 de abril de 2006, cujo inteiro conteúdo é incorporado ao presente documento por referência. O presente pedido também reivindica o benefício do Pedido Provisório Norte-Americano Nº 61/349.660 depositado em 28 de maio de 2010, do Pedido Provisório Norte-Americano Nº 61/349.604 depositado em 28 de maio de 2010, do Pedido Provisório Norte-Americano Nº 61/359.746 depositado em 29 de junho de 2010 e do Pedido Provisório Norte-Americano Nº 61/373.734 depositado em 13 de agosto de 2010, cujos conteúdos estão incorporados em sua integralidade na presente por referência.
[002] A presente invenção está relacionada, de forma geral, a técnicas para realizar operações em locais de perfuração. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada a técnicas para evitar estouros, por exemplo, envolvendo partir uma estrutura tubular no local de perfuração.
[003] As operações petrolíferas são geralmente realizadas para localizar e reunir fluidos valiosos no fundo do poço. As plataformas petrolíferas são posicionadas em locais de perfuração e ferramentas de sondagem de poços, tais como ferramentas de perfuração, são instaladas no solo para alcançar reservatórios abaixo da superfície. Assim que as ferramentas de sondagem de poços formarem um furo de poço (ou poço não revestido) para alcançar um reservatório desejado, tubos de revestimento podem ser cementados dentro do furo do poço e o furo do poço concluído para iniciar a produção de fluidos do reservatório. As estruturas tubulares (ou colunas tubulares) podem ser posicionadas no furo do poço para permitir a passagem de fluidos abaixo da superfície até a superfície.
[004] O vazamento de fluidos abaixo da superfície pode representar uma ameaça ambiental se liberados do furo do poço. Equipamentos, tais como sistemas de proteção contra estouros (BOPs), são geralmente posicionados em torno do furo do poço para formar um selo ao redor da estrutura tubular nele disposta para evitar vazamento de fluidos ao ser trazida à superfície. BOPs típicos podem ter êmbolos ou castelos de êmbolo seletivamente atuáveis, tais como êmbolos tubulares (para contatar, se acoplar a e cercar estruturas tubulares e/ou ferramentas para selar um furo de poço) ou êmbolos de cisalhamento (para contatar e fisicamente cisalhar uma estrutura tubular), que podem ser ativados para partir e/ou selar uma estrutura tubular em um furo de poço. Alguns exemplos de BOPs e/ou blocos de êmbolos são providos nas Patentes Norte-Americanas/Pedidos de Nºs 4647002, 6173770, 5025708, 5575452, 5655745, 5918851, 4550895, 5575451, 3554278, 5505426, 5013005, 5056418, 7051989, 5575452, 2008/0265188, 5735502, 5897094, 7234530 e 2009/0056132. Os exemplos adicionais de BOPs, êmbolos de cisalhamento e/ou lâminas para cortar estruturas tubulares são divulgados nas Patentes Norte-Americanas de Nºs 3946806, 4043389, 4313496, 4132267, 4558842, 4969390, 4492359, 4504037, 2752119, 3272222, 3744749, 4253638, 4523639, 5025708, 5400857, 4313496, 5360061, 4923005, 4537250, 5515916, 6173770, 3863667, 6158505, 4057887, 5178215 e 6016880. Alguns BOPs podem ser BOPs esféricos (ou giratórios ou rotativos) conforme descrito, por exemplo, nas Patentes NorteAmericanas de Nºs 5588491 e 5662171, cujo inteiro conteúdo é incorporado ao presente documento por referência.
[005] Apesar do desenvolvimento de técnicas para lidar com estouros, permanece uma necessidade de oferecer técnicas avançadas para partir com mais eficiência uma estrutura tubular dentro de um BOP. A invenção do presente documento está direcionada ao atendimento dessa necessidade da técnica.
[006] A invenção está relacionada a uma ferramenta de corte para partir uma estrutura tubular de um furo de poço. A ferramenta de corte é posicionável em um invólucro e é capaz de ser atuada por um atuador de um sistema de proteção contra estouros. O sistema de proteção contra estouros possui um furo através dele para receber a estrutura tubular. A ferramenta de corte possui uma base capaz de ser suportada pelo atuador e seletivamente movível por meio deste e uma cabeça de corte suportada pela base. A cabeça de corte possui uma ponta com um ponto de perfuração em uma extremidade sua e pelo menos uma superfície de corte. O ponto de perfuração serve para perfurar a estrutura tubular. A superfície de corte se distancia do ponto de perfuração estreitando-se para fazer um corte através da estrutura tubular por meio do qual a cabeça de corte passa através da estrutura tubular.
[007] A ponta pode ser removível. A ponta pode ter um conector capaz de ser recebido por um orifício na cabeça de corte. A ponta também pode ser quebrável ou terminar em uma borda dianteira ou em um ponto. A superfície de corte pode ter uma pluralidade de superfícies planas, cada uma da pluralidade de superfícies planas se estendendo em um ângulo da ponta.
[008] A ferramenta de corte pode ser feita de um material de endurecimento. A cabeça de corte pode ter uma superfície guia para se acoplar de forma deslizável a uma guia do invólucro. A ferramenta de corte pode ter também uma armação entre a base e a cabeça de corte.
[009] Em outro aspecto, a invenção pode estar relacionada a um sistema de proteção contra estouros para partir uma estrutura tubular de um furo de poço. O sistema de proteção contra estouros pode ter um invólucro contendo um furo através dele para receber a estrutura tubular, um atuador posicionável no invólucro e uma pluralidade de ferramentas de corte posicionáveis no invólucro e seletivamente movíveis em uma posição atuada com o atuador. Cada uma das ferramentas de corte pode ter uma base capaz de ser suportada pelo atuador e seletivamente movível por meio deste e uma cabeça de corte suportada pela base. A cabeça de corte possui uma ponta com um ponto de perfuração em uma extremidade sua e pelo menos uma superfície de corte. O ponto de perfuração serve para perfurar a estrutura tubular. A superfície de corte se distancia do ponto de perfuração estreitando-se para fazer um corte através da estrutura tubular por meio do qual a cabeça de corte passa através da estrutura tubular.
[0010] O invólucro pode ter nele um encaixe que define uma guia e a cabeça de corte pode ter uma superfície guia para se acoplar de forma deslizável à guia. O atuador pode ter um pistão contendo uma cabeça do pistão para se acoplar a uma superfície de atuação da base. O sistema de proteção contra estouros pode ter também pelo menos um elemento elastomérico posicionável entre as ferramentas de corte, um carregador de ferramentas de corte para apoiar as ferramentas de corte e um selo para selar o furo. As ferramentas de corte podem ser dispostas em uma configuração em forma de cúpula ou cúpula invertida com as pontas de cada uma das ferramentas de corte se convergindo em torno da estrutura tubular.
[0011] Em ainda outro aspecto, a invenção pode estar relacionada a um método para partir uma estrutura tubular de um furo de poço. O método envolve posicionar um BOP em torno da estrutura tubular (o BOP compreendendo um invólucro e um atuador) e posicionar uma pluralidade de ferramentas de corte no invólucro. Cada ferramenta de corte possui uma base capaz de ser suportada pelo atuador e seletivamente movível por meio deste e uma cabeça de corte suportada pela base. A cabeça de corte possui uma ponta com um ponto de perfuração em uma extremidade sua e pelo menos uma superfície de corte. O ponto de perfuração serve para perfurar a estrutura tubular. A superfície de corte se distancia do ponto de perfuração estreitando-se. O método pode envolver ainda mover seletivamente as ferramentas de corte para uma posição atuada com o atuador de tal maneira que a cabeça de corte passe através da estrutura tubular perfurando a estrutura tubular com a ponta da cabeça de corte e fazendo um corte através da estrutura tubular com a superfície de corte da cabeça de corte.
[0012] O método pode envolver também guiar a pluralidade de ferramentas de corte ao longo da guia do invólucro, selar um furo do invólucro com um selo, romper uma parte da cabeça de corte, substituir uma parte da cabeça de corte, retrair seletivamente a pluralidade de ferramentas de corte, e/ou prender a pluralidade de ferramentas de corte com o carregador de ferramentas de corte.
[0013] Para que as características e vantagens da invenção mencionadas acima possam ser compreendidas em detalhes, uma descrição mais específica da invenção, brevemente resumida acima, pode ser tomada como referência às suas configurações que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve ser observado, contudo, que os desenhos anexos ilustram apenas configurações típicas desta invenção e não devem, portanto, ser consideradas como limitadoras de seu escopo, pois a invenção pode admitir outras configurações igualmente eficazes. As Figuras não devem ser necessariamente consideradas de acordo com a escala e determinadas características e determinadas visões das Figuras podem ser mostradas exageradas em escala ou em esquemas com o objetivo de serem claras e concisas.
A figura 1 é uma visão esquemática de um local de perfuração em alto mar contendo um sistema de proteção contra estouros (BOP) com um sistema de corte de estruturas tubulares;
A figura 2 é uma visão transversal do BOP da Figura 1 tomada ao longo da linha 2-2;
A figura 3 é uma visão esquemática superior de uma parte do BOP da Figura 1 representando um sistema de corte de estruturas tubulares em uma posição fechada;
As figuras 4A e 4B são visões esquemáticas de uma parte do sistema de corte de estruturas tubulares da Figura 1 em um posição atuada. A Figura 4A mostra a parte do sistema de corte de estruturas tubulares sem uma estrutura tubular. A figura 4B mostra a parte do sistema de corte de estruturas tubulares com uma estrutura tubular.
As figuras 5 A e 5B são diversas visões em perspectiva de uma ferramenta de corte do sistema de corte de estruturas tubulares da Figura 1;
AS figuras 6A-6C são diversas visões em perspectiva de uma ferramenta de corte do sistema de corte de estruturas tubulares da Figura 1 contendo uma ponta substituível;
A figura 7 é uma visão em perspectiva da ponta substituível da Figura 6A; e
A figura 8 é um fluxograma que representa um método para partir uma estrutura tubular.
A figura 1 é uma visão esquemática de um local de perfuração em alto mar contendo um sistema de proteção contra estouros (BOP) com um sistema de corte de estruturas tubulares;
A figura 2 é uma visão transversal do BOP da Figura 1 tomada ao longo da linha 2-2;
A figura 3 é uma visão esquemática superior de uma parte do BOP da Figura 1 representando um sistema de corte de estruturas tubulares em uma posição fechada;
As figuras 4A e 4B são visões esquemáticas de uma parte do sistema de corte de estruturas tubulares da Figura 1 em um posição atuada. A Figura 4A mostra a parte do sistema de corte de estruturas tubulares sem uma estrutura tubular. A figura 4B mostra a parte do sistema de corte de estruturas tubulares com uma estrutura tubular.
As figuras 5 A e 5B são diversas visões em perspectiva de uma ferramenta de corte do sistema de corte de estruturas tubulares da Figura 1;
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A figura 7 é uma visão em perspectiva da ponta substituível da Figura 6A; e
A figura 8 é um fluxograma que representa um método para partir uma estrutura tubular.
[0014] A descrição a seguir inclui aparelhagens exemplares, métodos, técnicas e sequências de instruções que configuram técnicas do tema inventivo. No entanto, deve ser compreendido que as configurações descritas podem ser praticadas sem esses detalhes específicos.
[0015] Este pedido está relacionado a um BOP e um sistema de corte de estruturas tubulares utilizado para partir uma estrutura tubular em um local de perfuração. A estrutura tubular pode ser, por exemplo, uma estrutura tubular que é passada através do BOP durante operações em locais de perfuração e/ou outros dispositivos de estruturas tubulares para sondagem de poços, tais como tubos, determinadas ferramentas de sondagem de poços, tubos de revestimento, tubo de perfuração, revestimento interno, tubulação espiralada, tubulação de produção, cabo de perfilagem, cabo de aço ou outros membros de estruturas tubulares posicionados no furo de poço e componentes associados, tais como comandos de perfuração, acoplamentos, brocas, ferramentas de perfilagem, obturadores e similares, (denominadas 'estruturas tubulares' ou 'colunas tubulares'). A operação de corte poderá permitir que uma estrutura tubular seja removida do BOP e/ou da boca do poço. O corte de uma estrutura tubular pode ser realizado, por exemplo, para selar um poço não revestido no caso de o poço não revestido ter tido um vazamento, e/ou um estouro. O BOP e o sistema de corte de estruturas tubulares podem ser oferecidos com diversas configurações para facilitar o corte de uma estrutura tubular. Essas configurações são providas com ferramentas de corte destinadas a reduzir a força necessária para partir uma estrutura tubular. A invenção oferece técnicas para partir uma variedade de estruturas tubulares (ou colunas tubulares), tais como aquelas contendo um diâmetro de até aproximadamente 8,5 polegadas (21,59 cm) ou mais. Preferivelmente, o BOP e o sistema de corte oferecem um ou mais dos seguintes itens, entre outros: substituição eficiente de peças (ex., o sistema de corte), menor desgaste, menos força necessária para partir a estrutura tubular, vedação automática do BOP, corte eficiente, incorporação a (ou uso com) equipamentos existentes e menor tempo de manutenção para substituição de peças.
[0016] A Figura 1 representa um local de perfuração em alto mar 100 contendo um sistema submarino 106 e um sistema na superfície 120. O sistema submarino 106 possui um extrator 102, um BOP 108, uma boca do poço 110 e a sistema de distribuição de tubulação 112. O extrator 102 e/ou o BOP 108 podem ser configurados para selar a coluna da estrutura tubular 118 (e/ou transporte), e colidir com um furo de poço 116 no fundo do mar 107. O BOP 108 possui um sistema de corte de estruturas tubulares 150 para partir a coluna da estrutura tubular 118, uma ferramenta de sondagem de poços 114, e/ou um acoplamento (ou outra estrutura tubular não mostrada). O BOP 108 pode ter um ou mais atuadores 152 para atuar o sistema de corte de estruturas tubulares 150 com isso partindo a coluna da estrutura tubular 118. Um ou mais controladores 126 e/ou 128 podem operar, monitorar e/ou controlar o BOP 108, o extrator 102, o sistema de distribuição de tubulação 112 e/ou outras partes dos locais de perfuração 100.
[0017] O sistema de distribuição de tubulação 112 pode ser configurado para transportar uma ou mais ferramentas de sondagem de poços 114 para o furo de poço 116 na coluna da estrutura tubular 118. Embora o BOP 108 seja descrito como sendo utilizado em operações submarinas, será reconhecido que o local de perfuração 100 pode ser com base em terra ou água e o BOP 108 pode ser utilizado em qualquer ambiente de local de perfuração.
[0018] O sistema na superfície 120 pode ser utilizado para facilitar as operações em campos petrolíferos no local de perfuração em alto mar 100. O sistema na superfície 120 pode compreender uma sonda 122, uma plataforma 124 (ou embarcação) e o controlador 126. Conforme mostrado, o controlador 126 está em um local na superfície e o controlador submarino 128 está em um local submarino. Será reconhecido que um ou mais controladores 126/128 podem estar situados em diversos locais para controlar os sistemas na superfície 120 e/ou os sistemas submarinos 106. Elos de comunicação 134 podem ser providos pelos controladores 126/128 para comunicação com diversas partes do local de perfuração 100.
[0019] Conforme mostrado, o sistema de distribuição de tubulação 112 pode estar localizado dentro de um conduíte 111, embora deva ser reconhecido que pode estar situado em qualquer local adequado, tal como na superfície do mar, próximo a equipamentos submarinos 106, sem o conduíte 111, dentro da sonda 122 e similares. O sistema de distribuição de tubulação 112 pode ser qualquer sistema de distribuição de estruturas tubulares tal como um injetor de tubulação espiralada, uma sonda de perfuração contendo equipamentos tais como um top drive, uma haste quadrada (Kelly), um guindaste e similares (não mostrados). Além disso, a coluna da estrutura tubular 118 a ser partida pode ser qualquer estrutura tubular e/ou coluna da estrutura tubular adequada conforme descrito no presente documento. As ferramentas de sondagem de poços 114 podem ser quaisquer ferramentas de sondagem de poços para perfurar, concluir, avaliar e/ou produzir o furo de poço 116, tais como brocas, obturadores, equipamentos de teste, pistolas de perfuração e similares. Outros dispositivos podem ser opcionalmente posicionados em torno do local de perfuração para realizar diversas funções, tais como um sistema de obturação 104 içando o extrator 102 e um tubo 130.
[0020] A Figura 2 mostra uma visão transversal do BOP 108 da Figura 1 tomada ao longo da linha 2-2. O BOP 108 conforme mostrado possui um invólucro 12 com o sistema de corte de estruturas tubulares 150 e os atuadores 152 nele. O sistema de corte de estruturas tubulares 150 inclui uma pluralidade de elementos cortantes (ou metálicos) 248 com elementos elastoméricos 52 e 54 entre eles. Os elementos elastoméricos 52, 54 podem ser um único elemento ou elementos múltiplos posicionados entre os elementos cortantes. O BOP 108 pode ser similar aos BOPs esféricos 108 conforme descrito, por exemplo, nas Patentes Norte-Americanas de Nºs 5588491 e 5662171, anteriormente incorporadas por referência ao presente documento. O BOP 108 pode ser modificado provendo uma pluralidade de ferramentas de corte 248 dispostas radialmente em torno do BOP 108 conforme mostrado na Figura 2. Embora o BOP 108 conforme mostrado seja representado em uma configuração de cúpula, será reconhecido que o BOP 108 pode ser invertido de tal maneira que o BOP 108 esteja em uma configuração côncava. Um ou mais sistemas de corte de estruturas tubulares 150 podem ser posicionados em torno do BOP 108.
[0021] As ferramentas de corte 248 podem ser suportadas pelos elementos elastoméricos 52, 54. As ferramentas de corte 248 também podem ser suportadas no invólucro 12 por um carregador de ferramentas de corte 202. O carregador de ferramentas de corte 202 pode ser feito de um material resiliente. O carregador de ferramentas de corte 202 pode ser qualquer membro, castelo ou carro adequado ou similar configurado para ser acoplado pelo atuador 152. O carregador de ferramentas de corte 202 pode ser um único membro que envolve radialmente o furo 32 ou pode ser uma pluralidade de membros que seguram as ferramentas de corte 248 e envolvem o furo 32.
[0022] As ferramentas de corte 248 podem se deslocar em uma superfície de guia (ou superfície externa curvada) 50. A superfície de guia 50 pode direcionar cada uma das ferramentas de corte 248 radialmente em direção à coluna da estrutura tubular 118 conforme o atuador 152 atua o sistema de corte de estruturas tubulares 150. A superfície de guia 50 pode ser feita de uma ou mais inserções em formato côncavo (ou invólucros internos giratórios) 38 configuradas para guiar as ferramentas de corte 248. Embora as inserções em formato côncavo 38 sejam mostradas como uma peça anexável separada, as inserções em formato côncavo 38 podem ser integradas ao BOP 108. A superfície de guia 50 é mostrada como um formato côncavo formado pelas inserções em formato côncavo 38, embora a superfície de guia 50 possa assumir qualquer forma apropriada, contanto que a superfície de guia 50 oriente a pluralidade de ferramentas de corte 248 para o acoplamento com a coluna da estrutura tubular 118 com isso partindo a coluna da estrutura tubular 118.
[0023] Um selo 250 pode selar o furo central 32. O carregador de ferramentas de corte 202 pode ser configurado como o selo 250 para selar o furo central 32 e/ou agregar flexibilidade às vias de deslocamento das ferramentas de corte 248 conforme se deslocam na superfície de guia 50. Se o carregador de ferramentas de corte 202 for configurado para selar o furo central 32 mediante o corte da coluna da estrutura tubular 118, as ferramentas de corte 248, e/ou partes destas, podem ser configuradas para se romper e/ou sair do caminho do carregador de ferramentas de corte 202 conforme o carregador de ferramentas de corte se move para dentro do furo central 32. Os selos elastoméricos 52, 54 também podem ser utilizados para formar um selo em torno da coluna da estrutura tubular 118.
[0024] A Figura 2 também mostra, para fins de demonstração, uma parte (lado esquerdo) do sistema de corte de estruturas tubulares 150 no BOP 108 na posição atuada, enquanto outra parte (lado direito) do sistema de corte de estruturas tubulares 150 é mostrada na posição não atuada. Na posição não atuada, o atuador 152 está retraído, nesse caso em direção a uma extremidade do poço do BOP 108. Com o atuador 152 retraído, cada uma das ferramentas de corte 248 está retraída fora de um furo central 32 do BOP 108, com isso permitindo que a coluna da estrutura tubular 118 se mova livremente pelo BOP 108.
[0025] Quando ocorre um evento que exija o corte da coluna da estrutura tubular 118, tal como um surto de pressão no furo de poço 116 (FIG. 1), um comando de um operador, um comando de um controlador, etc., o atuador 152 atua as ferramentas de corte 248. Para atuar o atuador 152, um fluido hidráulico pode ser introduzido em uma câmara do pistão 90 por meio de uma linha de fluxo 26. Conforme aumenta a pressão do fluido na câmara do pistão 90, um pistão 56 pode se mover na direção da posição atuada conforme mostrado no lado esquerdo do BOP 108 na Figura 2. O pistão 56 possui uma cabeça do pistão 57 para se acoplar às ferramentas de corte 248 e avançá-las para a posição atuada. Conforme mostrado, os atuadores 152 são operados hidraulicamente e podem ser acionados por um sistema hidráulico (não mostrado), embora qualquer meio adequado tal como pneumático, elétrico ou similar possa ser utilizado para atuar as ferramentas de corte 248.
[0026] O movimento contínuo do pistão 56 move cada uma das ferramentas de corte 248 ao longo da superfície de guia 50. A ferramenta de corte 248 segue a superfície de guia 50 conforme um ponto (ou ponta ou ponto de perfuração) 200 em cada ferramenta de corte 248 entra em contato com e então perfura a coluna da estrutura tubular 118. O movimento contínuo do pistão 56 parte a coluna da estrutura tubular 118 completamente conforme as ferramentas de corte 248 convergem na direção de um eixo central z da coluna da estrutura tubular 118.
[0027] A Figura 3 mostra uma visão esquemática superior do sistema de corte de estruturas tubulares 150 no BOP 108. O sistema de corte de estruturas tubulares 150 pode incluir uma pluralidade de ferramentas de corte 248 posicionadas radialmente em torno do eixo central do furo 32. Nessa figura, as ferramentas de corte 248 estão representadas na posição totalmente atuada pela qual as ferramentas de corte 248 são convergidas para o eixo central do furo 32 do BOP 108. Conforme representado nessa figura, as ferramentas de corte 248 podem convergir em um local central ou fora do centro dentro do furo 32 para contato com a estrutura tubular 118.
[0028] As Figuras 4A e 4B mostram uma parte do sistema de corte de estruturas tubulares 150 mais detalhadamente com os elementos de borracha removidos. Conforme mostrado nessas figuras, o sistema de corte de estruturas tubulares 150 inclui as ferramentas de corte 248 posicionadas adjacentes umas às outras em uma configuração em forma de cúpula. As ferramentas de corte 248 podem ser posicionadas em uma configuração apertada ou solta radialmente em torno da estrutura tubular. As ferramentas de corte 248 podem ser dispostas de maneira que, mediante ativação, as ferramentas de corte 248 convergem em torno da estrutura tubular 118.
[0029] Cada uma das ferramentas de corte 248 possui uma cabeça de corte 400, uma armação 402 e uma base 404. A cabeça de corte possui uma ponta em uma extremidade sua. A ponta possui um ponto de perfuração 200 para perfurar a estrutura tubular 118 e superfícies de corte angulares 406 que se estendem a partir do ponto de perfuração 200. As superfícies de corte angulares 406 se distanciam do ponto de perfuração 200 estreitando-se em direção à armação 402.
[0030] A Figura 4A mostra a parte do sistema de corte de estruturas tubulares 150 sem o BOP 108 e/ou a estrutura tubular 118 (conforme mostrado na Figura 1). Essa visão mostra a pluralidade de ferramentas de corte 248 mais detalhadamente na posição atuada. Conforme mostrado, as cabeças de corte 400 convergiram para onde estaria o furo central 32 (conforme mostrado na Figura 2). As ferramentas de corte 248 são posicionadas de maneira que, mediante ativação, haja a convergência dos pontos 200 de cada uma das cabeças de corte 400.
[0031] A Figura 4B mostra a pluralidade de ferramentas de corte 248 na posição atuada com a estrutura tubular 118 nelas conforme é cortada pelas ferramentas de corte 248. O ponto de perfuração 200 de cada uma das cabeças de corte 400 perfurou um orifício em uma estrutura tubular. As cabeças de corte 400 formam uma pluralidade de orifícios em um anel em torno da estrutura tubular 118. As superfícies de corte 406 de cada uma das cabeças de corte 400 avançam através dos orifícios perfurados para expandir os orifícios até que a estrutura tubular 118 seja partida.
[0032] As ferramentas de corte 248 podem ter qualquer forma adequada para se deslocar na superfície de guia 50 e cortar a coluna da estrutura tubular 118. As Figuras 5A e 5B mostram uma das ferramentas de corte 248 mais detalhadamente. As Figuras 5A e 5B mostram visões em perspectiva lateral e inferior da ferramenta de corte 248. A ferramenta de corte 248, conforme mostrado, possui uma cabeça de corte 400, a armação 402 e a base 404. A cabeça de corte 400 pode ter o ponto 200, uma ou mais superfícies de corte 406 e a superfície guia 525. O ponto 200 pode ser configurado para ser o primeiro ponto de contato para a ferramenta de corte 248 e a coluna da estrutura tubular 118.
[0033] O ponto 200 pode ter qualquer estrutura apropriada para puncionar, cortar, cisalhar e/ou romper a coluna da estrutura tubular 118. Por exemplo, o ponto 200 pode ser um cone, uma lâmina, uma superfície do tipo picareta ou similar. Conforme mostrado nas Figuras 5A e 5B, o ponto 200 é uma lâmina em forma de cunha. O ponto 200 pode ter uma borda dianteira ou terminar em um ponto. A ponta 401 conforme mostrada nas Figuras 5A e 5B possui múltiplas superfícies de corte planas 406 que se estendem a partir do o ponto 200. As superfícies de corte 406 podem cortar, cisalhar, partir e/ou destruir a parede da coluna da estrutura tubular 118 conforme a ferramenta de corte 248 continua a entrar na coluna da estrutura tubular 118. Além disso, as superfícies de corte 406 podem atuar como uma cunha para abrir a parede da coluna da estrutura tubular 118 conforme a ferramenta de corte 248 corta. As superfícies de corte 406 se distanciam do ponto 200 estreitando-se em uma extremidade dianteira da ferramenta de corte 248. As superfícies de corte 406 são representadas como superfícies planas e poligonais que se estendem em um ângulo oposto ao ponto de perfuração 200. Os ângulos e formas das superfícies de corte 406 e/ou do ponto de perfuração 200 podem ser selecionados para facilitar a entrada na estrutura tubular, a expansão dos orifícios formados pelos pontos de perfuração 200 e/ou o corte da estrutura tubular 118.
[0034] A superfície guia 525 da ferramenta de corte 248 pode ser configurada para guiar a ferramenta de corte 248 ao longo da superfície de guia 50 conforme o atuador 152 impele a ferramenta de corte 248 em direção à coluna da estrutura tubular 118 (conforme mostrado na Figura 2). A superfície guia 525 da ferramenta de corte 248 pode se adaptar à forma da guia 50 para se mover de forma deslizável ao longo dela. A superfície guia 525 pode terminar em uma extremidade nas superfícies de corte 406 e em uma extremidade oposta na armação 402.
[0035] A base 404 pode ser configurada para acoplar a ferramenta de corte 248 ao carregador de ferramentas de corte 202 e/ou atuador 152 (conforme mostrado na Figura 2). Conforme o carregador de ferramentas de corte 202 é contatado pelo atuador 152, o carregador de ferramentas de corte 202 move a base 404 e por meio desta a ferramenta de corte 248. A base 404 pode ter também uma superfície de atuação 527 para um contato atuável com o atuador 152. A base 404 pode ter qualquer forma adequada para se prender a e/ou se encaixar no carregador deferramentas de corte 202 e/ou no atuador 152.
[0036] A armação 402 pode ser configurada para ser um suporte entre a base 404 e a cabeça de corte 400. A armação 402 pode ter qualquer forma adequada para apoiar a cabeça de corte 400. Além disso, a armação 402 pode estar ausente e a cabeça de corte 400 pode se estender até a base 404 e/ou formar a base 404. A armação 402 pode ter uma largura mais estreita que a base 404 e a cabeça de corte 400 para colocação e fluxo dos elementos elastoméricos 52 e 54 entre ferramentas de corte 248 adjacentes.
[0037] As ferramentas de corte 248 e/ou suas partes, podem ser feitas de qualquer material adequado tal como aço, para cortar a coluna da estrutura tubular 118. Além disso, as ferramentas de corte 248 podem ter partes, tais como os pontos 200, a cabeça de corte 400 e/ou a superfícies de corte 406 providas de um material endurecido 550 (conforme mostrado na Figura 5A) e/ou revestidas, a fim de evitar o desgaste das ferramentas de corte 248. Esse endurecimento e/ou revestimento pode ser obtido por qualquer método adequado tal como revestimento duro, tratamento por calor, endurecimento, troca do material e/ou pela inserção de material endurecido tal como carbonato de polidiamante, INCONELTM e similares.
[0038] As Figuras 6A-6C mostram visões em perspectiva de uma ferramenta de corte 248' utilizável como a ferramenta de corte 248 e contendo uma ponta substituível 600. A ferramenta de corte 248' dessas figuras pode ser a mesma ferramenta de corte 248' descrita anteriormente, exceto que uma parte da cabeça de corte 400 compreende a ponta substituível 600. As pontas substituíveis 600 podem ter a forma de qualquer uma das pontas 401 descritas no presente documento. As pontas substituíveis 600 podem ser feitas com o mesmo material da ferramenta de corte 248 e/ou qualquer um dos materiais de endurecimento e/ou revestimentos e/ou métodos descritos no presente documento.
[0039] As pontas substituíveis 600 e a cabeça de corte 400 podem ser conectáveis por qualquer meio. As pontas substituíveis 600 e/ou a cabeça de corte 400, a armação 402, ou a base 404 podem ter um ou mais furos de conexão 602, conforme mostrado na FIG. 6C para acoplamento receptivo das pontas substituíveis 600 à ferramenta de corte 248'. Os furos de conexão 602 podem ser configurados para receber um conector 704 na ponta substituível 600 conforme mostrado na FIG. 7. As pontas substituíveis 600 podem permitir que o operador substitua facilmente as pontas durante a manutenção. Além disso, as pontas substituíveis 600 podem ser configuradas para se romperem facilmente para permitir que o carregador de ferramentas de corte 202 (conforme mostrado na Figura 2) sele os furos 32. Tais pontas 600 'quebráveis' podem ser feitas de material que seja suficiente para puncionar e/ou cortar a estrutura tubular, mas que se desprenda do sistema de corte de estruturas tubulares 150.
[0040] A Figura 8 representa um método 800 para partir uma estrutura tubular. O método envolve posicionar (880) um BOP em torno da estrutura tubular, posicionar (882) uma pluralidade de ferramentas de corte no invólucro e mover seletivamente (884) a pluralidade de ferramentas de corte para uma posição atuada com o atuador de tal maneira que a cabeça de corte passe através da estrutura tubular perfurando a estrutura tubular com a ponta da cabeça de corte e fazendo um corte através da estrutura tubular com a superfície de corte da cabeça de corte.
[0041] O método pode envolver também guiar a pluralidade de ferramentas de corte ao longo da guia do invólucro, selar um furo do invólucro com um selo, romper uma parte da cabeça de corte, e/ou substituir uma parte da cabeça de corte. As etapas podem ser realizadas em qualquer ordem e repetidas conforme desejado.
[0042] Em operação, a ação de corte do sistema de corte de estruturas tubulares 150 poderá perfurar, cisalhar, e/ou cortar a coluna da estrutura tubular 118 (ver, ex., FIG. 2). Após a coluna da estrutura tubular 118 ser partida, uma parte inferior da coluna da estrutura tubular 118 pode cair dentro do furo do poço 116 (não mostrado) abaixo do sistema de proteção contra estouros 108. Opcionalmente (o que se aplica a qualquer método de acordo com a presente invenção) a coluna da estrutura tubular 118 pode ficar suspensa no BOP após ser partida. O BOP 108, o carregador de ferramentas de corte 202, o selo 250, os membros elastoméricos 52, 54 e/ou outros equipamentos podem então selar o poço não revestido 32 a fim de evitar vazamento de óleo e/ou explosão. A vedação que utiliza um BOP esférico é descrita, por exemplo, na Patente Norte-Americana de Nºs 5588491 e 5662171, anteriormente incorporada por referência ao presente documento.
[0043] Será reconhecido por aqueles com experiência na técnica que as técnicas divulgadas no presente documento podem ser implementadas para aplicações automatizadas/autônomas via software configurado com algoritmos para executar as funções desejadas. Esses aspectos podem ser implementados programando um ou mais computadores de finalidade geral adequados contendo o hardware apropriado. A programação pode ser feita por meio do uso de um ou mais dispositivos de armazenamento de programas que possam ser lidos pelo(s) processador(es) e codificar um ou mais programas de instruções executáveis pelo computador para realizar as operações descritas no presente documento. O dispositivo de armazenamento de programas pode assumir a forma de, por ex., um ou mais disquetes; um CD ROM ou outro disco óptico; um chip de memória somente de leitura (ROM); e outras formas do tipo bem conhecido na técnica ou posteriormente desenvolvidas. O programa de instruções pode ser "código objeto",ou seja, em forma binária que seja executável mais ou menos diretamente pelo computador; em "código fonte" que exija compilação ou interpretação antes da execução; ou em alguma forma intermediária tal como um código parcialmente compilado. As formas precisas do dispositivo de armazenamento de programas e da codificação de instruções são imateriais no presente documento. Aspectos da invenção também podem ser configurados para se executar as funções descritas (via hardware/software apropriados) unicamente no local e/ou controladas remotamente via uma rede de comunicação estendida (ex., sem fio, internet, satélite, etc.).
[0044] Embora as configurações sejam descritas com relação a várias implementações e explorações, será compreendido que essas configurações são ilustrativas e que o escopo do tema inventivo não se limita a elas. São possíveis muitas variações, modificações, adições e melhorias. Por exemplo, qualquer número de ferramentas de corte em diversas posições pode entrar em contato com a estrutura tubular em diversos momentos.
[0045] Ocorrências no plural podem ser providas para componentes, operações ou estruturas descritos no presente documento em uma única ocorrência. Em geral, estruturas e funcionalidades apresentadas como componentes separados nas configurações exemplares podem ser implementadas como uma estrutura ou um componente combinado. De forma similar, estruturas e funcionalidades apresentadas como um único componente podem ser implementadas como componentes separados. Essas e outras variações, modificações, adições e melhorias podem se enquadrar no escopo do tema inventivo.
Legenda da Figura 8
Legenda da Figura 8
- A) método para partir uma estrutura tubular
- B) posicionar um bop em torno da estrutura tubular
- C) posicionar uma pluralidade de ferramentas de corte no invólucro
- D) Mover seletivamente as ferramentas de corte para uma posição atuada com o atuador de tal maneira que a cabeça de corte passe através da estrutura tubular perfurando a estrutura tubular com o ponto de perfuração e fazendo um corte através da estrutura tubular com as superfícies de corte.
Claims (16)
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, a válvula de proteção contra explosões (108) caracterizada por compreender: uma carcaça (12), tendo um furo (38) através dela para receber a estrutura tubular; um atuador (152) posicionado na carcaça; e uma pluralidade de ferramentas de corte (248) posicionada na carcaça em uma configuração de formato circular e seletivamente móvel para um posição ativada com o atuador, cada uma da pluralidade de ferramentas de corte compreendendo uma ferramenta de corte (248) que compreende uma base (404) suportada pelo atuador e seletivamente móvel nele; e uma cabeça de corte (400) suportada pela base (404), a cabeça de corte compreendendo um extremo (401), tendo uma ponta de perfuração em uma extremidade respectiva e, pelo menos, uma superfície de corte (406); a ponta de perfuração para perfurar a estrutura tubular, pelo menos, uma superfície de corte se afunilando a partir da ponta de perfuração para fazer um corte através da estrutura tubular, por meio do qual, em uso, a cabeça de corte passa através da estrutura tubular.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo extremo (401) ser removível ou quebrável.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo extremo ter um conector (704) recebível por um furo (602) na cabeça de corte.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo extremo terminar em um gume de corte ou uma ponta.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada por, pelo menos, uma superfície de corte compreender uma pluralidade de superfícies planas, cada uma da pluralidade de superfícies planas estendendo-se em um ângulo a partir do extremo.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada por compreender, ainda, um material de endurecimento.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada por compreender, ainda, uma armação (402) entre a base e a cabeça de corte.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pela carcaça ter um encaixe (38) nela, definindo uma guia (50), a cabeça de corte tendo uma superfície de guia (525) para acoplar de forma deslizável a guia.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo atuador compreender um pistão (56), tendo uma cabeça para se acoplar a uma superfície de atuação da base.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada por compreender, ainda, pelo menos, um elemento elastomérico (52, 54) posicionado entre a pluralidade de ferramentas de corte.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada por compreender, ainda, um carregador (202) de ferramentas de corte para apoiar a pluralidade de ferramentas de corte.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada por compreender, ainda, um selo (250) para selar a boca de poço.
- “VÁLVULA DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÕES PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizada pela pluralidade de ferramentas de corte ser disposta em uma configuração de formato circular com os extremos de cada uma da pluralidade de ferramentas de corte convergindo sobre a estrutura tubular (118).
- “MÉTODO PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR”, de um poço de perfuração (116), o método caracterizado por compreender: posicionar a estrutura tubular através de uma válvula de proteção contra explosões (108), a válvula de proteção contra explosões compreendendo uma válvula de proteção contra explosões (108); posicionar uma pluralidade de ferramentas de corte (248) na carcaça; e seletivamente mover a pluralidade de ferramentas de corte para uma posição acionada com o atuador, de modo que a cabeça de corte passe através da estrutura tubular, perfurando a estrutura tubular com a ponta de perfuração e fazendo um corte através da estrutura tubular com, pelo menos, uma superfície de corte.
- “MÉTODO PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR”, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender, ainda, a substituição de uma porção da cabeça de corte.
- “FERRAMENTA DE CORTE PARA CORTAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE UM POÇO DE PERFURAÇÃO”, a ferramenta de corte caracterizada por estar posicionada em uma carcaça (12) e acionável por um atuador (152) de uma válvula de proteção contra explosões (108), a válvula de proteção contra explosões (108) tendo um furo (32) através dela para receber a estrutura tubular, a ferramenta de corte compreendendo: uma base (404) suportada pelo atuador e seletivamente móvel nele; e uma cabeça de corte (400) suportada pela base; a cabeça de corte tendo uma superfície de guia externa curvada e compreendendo um extremo (401), tendo uma ponta de perfuração em uma extremidade respectiva e, pelo menos, uma superfície de corte (406); a ponta de perfuração para perfurar a estrutura tubular, pelo menos, uma superfície de corte se afunilando a partir da ponta de perfuração para fazer um corte através da estrutura tubular, por meio do qual a cabeça de corte passa através da estrutura tubular.
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