BR112012032886B1 - Dispositivo e método para estabilização de uma cabeça de poço e uso de uma subestrutura de sucção - Google Patents
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Abstract
dispositivo e método para estabilização de uma cabeça de poço, e também uso de uma subestrutura de sucção para suporte de uma cabeça de poço. a presente invenção refere-se a um dispositivo de estabilização para uma cabeça de poço em que uma porção superior (121) de um revestimento de cabeça de poço (12) estende-se para cima, acima do leito de mar (4), a porção revestimento de cabeça de poço superior (121) sendo suportada lateralmente em uma subestrutura de sucção (5), e em que uma válvula de cabeça de poço (2) estendendo-se para cima a partir da porção superior (121) do revestimento de cabeça de poço (12), é provido com múltiplos elementos de suporte (6) confinado de modo sustentado uma porção de borda (54) de uma cobertura de extremidade (52) sobre uma subestrutura de sucção (5). também é descrito um método para estabilizar uma cabeça de poço em que uma porção superior (121) de um revestimento de cabeça de poço (12) estende-se para cima, acima do leito do mar (4) e é suportado lateralmente em uma subestrutura de sucção (5) circundando a porção de revestimento de cabeça de poço (121) e estende-se para baixo em um material não compactado (41).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO E MÉTODO PARA ESTABILIZAÇÃO DE UMA CABEÇA DE POÇO E USO DE UMA SUBESTRUTURA DE SUCÇÃO".
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de estabilização de uma cabeça de poço onde a porção superior de um revestimento de cabeça de poço projeta-se para cima, acima do leito do mar, a porção de revestimento da cabeça de poço superior sendo suportada lateralmente em uma subestrutura de sucção, mais particularmente em que uma válvula de cabeça de poço projetando-se a partir da porção de revestimento de cabeça de poço superior é fornecida com múltiplos elementos de suporte confinando-se de modo sustentado contra uma porção de borda de uma cobertura de extremidade sobre a su-bestrutura de sucção. Também é descrito um método para estabilizar uma cabeça de poço, uma porção do revestimento de cabeça de poço projetando-se para cima, acima do leito do mar e sendo suportada lateralmente em uma subestrutura de sucção circundando a porção de revestimento de cabeça de poço. Finalmente, é descrito o uso de uma subestrutura de sucção para suporte de uma cabeça de poço.
[002] A instalação dos elementos em uma cabeça de poço, particularmente uma válvula de segurança (BOP), um topo de um revestimento de cabeça de poço estendendo-se para baixo através de materiais não compactados no leito do mar, geralmente com uma porção superior do revestimento de cabeça de poço circundada por e presa em um revestimento condutor, envolve normalmente um risco de fadiga do revestimento de cabeça de poço em que forças laterais são aplicadas à cabeça de poço de modo que o revestimento de cabeça de poço está sendo inclinado. O carregamento lateral pode ocorrer como um resultado de deriva de um tubo ascendente estendendo-se através da massa de água a partir da cabeça de poço e até uma instalação de superfície. Quando uma válvula de segurança pesa 250-500 toneladas e tem uma extensão vertical de até 14-16 metros e uma extensão horizontal de 5-6 metros, tal tensão de inclinação aumentará pela carga repousando sobre o revestimento de cabeça de poço tendo seu centro de gravidade deslocado para longe do eixo central vertical original da cabeça de poço. O problema é descrito inter alia por Dahl Lien: "Me-thods to Improve Subsea Wellhead Fatigue Life", uma atribuição de projeto na Faculdade de Ciência de Engenharia e Tecnologia, o Instituto para tecnologia de petróleo e geofísica aplicada, NTNU, Trondheim 2009. A situação pode levar à deformação do revestimento de cabeça de poço e na pior das hipóteses à falha por fadiga.
[003] A partir da técnica anterior que descreve soluções para os problemas de fadiga do revestimento de cabeça de poço formando uma subestrutura para elementos de cabeça de poço, a subestrutura de sucção própria dos presentes inventores (Conductor Anchor Node =CAN), descrita na patente NO 313340, pode ser mencionada, em incluída em sua totalidade no presente documento por referência, e que em princípio fornece uma superfície de contato maior entre a parte superior do revestimento condutor e a massa de leito do mar circundante, o diâmetro da subestrutura de sucção sendo tipicamente 8 metros, enquanto o diâmetro do revestimento condutor está na faixa de 0,750,90 m (30-36 polegadas).
[004] Em NO 328221 a "Junta de Revestimento Flexível Vasshel-la" (VFC) é descrita como um dispositivo para uma cabeça de poço e cordão de tubo combinados dispostos para ser ajustados para baixo em um revestimento externo que é instalado em um furo de poço no leito do mar, uma junta articulada sendo introduzida entre o cordão de revestimento e a cabeça de poço, a junta sendo capaz de transferir forças agindo axialmente ao mesmo tempo em que cancela os momentos de inclinação do revestimento de cabeça de poço.
[005] Sabe-se também (Dahl Lien 2009) usar amarrações esten dendo-se obliquamente para fora e para baixo a partir de uma porção superior de uma instalação de cabeça de poço para o leito do mar onde as amarrações são presas às âncoras.
[006] A partir de NO 305179 é conhecida uma âncora de sucção circundando uma porção superior de um revestimento condutor e partes de uma cabeça de poço. À cabeça de poço é conectado um quadro disposto para transportar um dispositivo de giro para conexão horizontal de um tubo ascendente, etc., e o quadro repousa sobre âncoras de sucção separadas colocadas a uma distância a partir da primeira âncora de sucção mencionada.
[007] Na outra descrição, o termo "válvula de cabeça de poço" compreende tanto uma válvula de segurança (BOP) sozinha como também uma combinação de uma válvula de segurança e outros tipos de válvulas (por exemplo, válvulas de produção), e outros tipos de válvulas ou combinações de tipos de válvulas sozinhas, como dita válvula de cabeça de poço é disposta sobre uma cabeça de poço em uma porção de extremidade de um revestimento de cabeça de poço projetando-se para cima, acima do leito do mar.
[008] O objetivo da invenção é remediar ou reduzir pelo menos uma das desvantagens da técnica anterior, ou pelo menos fornecer uma alternativa útil à técnica anterior.
[009] O objetivo é obtido pelas características divulgadas na descrição abaixo e nas subsequentes reivindicações.
[0010] A invenção fornece um método e um dispositivo para estabilização de uma cabeça de poço, uma válvula de cabeça de poço repousando sobre o revestimento de cabeça de poço suportado no material não compactado acima de uma estrutura subterrânea e estendendo-se acima do material não compactado, sendo suportado por um ou mais elementos de suporte estendendo-se entre a válvula de cabeça de poço e uma porção de uma subestrutura circundando uma por ção superior do revestimento de cabeça de poço, os elementos de suporte sendo dispostos distantes a partir de um eixo central do revestimento de cabeça de poço. A subestrutura é uma subestrutura de sucção formada por um elemento de subestrutura poligonal ou cilíndrico que em uma porção de extremidade superior é essencialmente fechada por uma cobertura de extremidade disposta para ser capaz de absorver uma carga vertical e para transferir um componente de carga dirigido horizontalmente a partir de um revestimento de cabeça de poço estendendo-se através da cobertura de extremidade e para o elemento de subestrutura.
[0011] Os elementos de suporte são preferivelmente dispostos para repousar sobre uma porção periférica forçada da cobertura de extremidade.
[0012] Em um primeiro aspecto a invenção refere-se mais especificamente a um dispositivo de estabilização para uma cabeça de poço que tem uma porção superior de revestimento de cabeça de poço estendendo-se para cima, acima do leito do mar, onde a porção de revestimento de cabeça de poço superior é suportada lateralmente em uma subestrutura de sucção, caracterizada em que uma válvula de cabeça de poço estendendo-se para cima a partir da porção superior do revestimento de cabeça de poço é completamente ou parcialmente suportada sobre a subestrutura de sucção, múltiplos elementos de suporte sendo dispostos entre a válvula de cabeça de poço e a subestru-tura de sucção.
[0013] Os elementos de suporte podem confinar de modo sustentado uma porção de borda de uma cobertura de extremidade sobre a subestrutura de sucção.
[0014] A porção de borda pode ser um reforço de cobertura de extremidade anular. Deste modo, a válvula de cabeça de poço pode ser girada de um ângulo arbitrário em torno do eixo central do revestimen to de cabeça de poço com relação à subestrutura de sucção e deste modo simplificar o posicionamento da válvula de cabeça de poço. [0015] Um ou mais dos elementos de suporte pode ser telescópico. O suporte pode, deste modo, ser adaptado para variar as distâncias entre a válvula de cabeça de poço e a cobertura de extremidade. [0016] Um ou mais dos elementos de suporte pode ser fornecido com um atuador linear. A tensão dos elementos de suporte pode, deste modo, ser feita em um modo mais simples e por operação à distância.
[0017] Em um segundo aspecto a invenção refere-se mais especificamente a um método para estabilizar uma cabeça de poço onde a porção superior de um revestimento de cabeça de poço estende-se para cima, abaixo de um leito do mar: a) suportando a porção superior das laterais do revestimento de cabeça de poço em uma subestrutura de sucção circundando a porção de revestimento de cabeça de poço e estendendo-se para baixo, para dentro de um material não compactado; e b) dispondo uma válvula de cabeça de poço estendendo-se para cima a partir da porção superior do revestimento de cabeça de poço; caracterizado em que o método ainda compreende a seguinte etapa de: c) dispor os múltiplos elementos de suporte entre a válvula de cabeça de poço e uma porção de borda da subestrutura de sucção distribuídas ao longo da circunferência horizontal da subestrutura de sucção.
[0018] O método ainda pode compreender a seguinte etapa: d1) os elementos de suporte são apertados para suporte estável da válvula de cabeça de poço contra a subestrutura de sucção. Uma válvula de cabeça de poço com uma conexão tradicional contra o revestimento de cabeça de poço será, deste modo, capaz de ser su portada independentemente da altura da válvula de cabeça de poço acima de subestrutura de sucção.
[0019] Alternativamente, o método ainda pode compreender a seguinte etapa: d2) a válvula de cabeça de poço é abaixada sobre o revestimento de cabeça de poço ajustando um conector de revestimento de cabeça de poço disposto sobre a cabeça de poço até a válvula de cabeça de poço ser suportada estavelmente sobre a subestrutura de sucção. Elementos de suporte mais simples podem, portanto, ser usados.
[0020] Ainda em uma modalidade alternativa, o método pode compreender ainda a seguinte etapa: d3) prender a válvula de cabeça de poço sobre o revestimento de cabeça de poço e subsequentemente fornecer uma sobre-pressão internamente na subestrutura de sucção, deste modo deslocando a subestrutura de sucção em uma direção vertical até a válvula de cabeça de poço ser suportada estavelmente sobre a subestrutura de sucção.
[0021] Em um terceiro aspecto, a invenção refere-se mais especificamente ao uso de uma subestrutura de sucção disposta como suporte lateral para uma porção de revestimento de cabeça de poço superior em um material não compactado como suporte para uma válvula de cabeça de poço, como múltiplos elementos de suporte são dispostos entre a válvula de segurança e a subestrutura de sucção.
[0022] A seguir é descrito um exemplo de uma modalidade preferida ilustrada nos desenhos anexos, onde: [0023] A figura 1 mostra automaticamente uma vista lateral de uma cabeça de poço de acordo com a técnica anterior, onde uma válvula de cabeça de poço é disposta sobre o topo de um revestimento de cabeça de poço; e [0024] a figura 2 mostra esquematicamente uma vista lateral de uma cabeça de poço provida com uma subestrutura de sucção fornecendo suporte para elementos de suporte dispostos sob uma válvula de cabeça de poço.
[0025] Nas figuras, o número de referência 1 indica uma cabeça de poço formada por um revestimento condutor 11 conhecido per se definindo um poço contra um material não compactado 41 estendendo-se para cima a partir do leito do mar 4 em direção a uma formação subterrânea (não mostrada) que é de interesse para tal exploração de óleo e/ou gás, e onde um revestimento de cabeça de poço 12 que em um modo per se forma uma barreira de pressão é disposto internamente no revestimento condutor 11.
[0026] Uma porção de extremidade superior 121 do revestimento de cabeça de poço 12 estende-se para cima, acima da porção do revestimento condutor 111 e forma a cabeça de poço 1 apropriada onde uma válvula de segurança (BOP) 2 é disposta e, possivelmente outras válvulas de cabeça de poço apropriadas (não mostradas), em que a seguir é geralmente denominada válvula de cabeça de poço. A válvula de cabeça de poço 2 é provida com um conector de cabeça de poço 21 disposto para reter fixamente a válvula de cabeça de poço sobre a extremidade do revestimento de cabeça de poço 12. A válvula de cabeça de poço 2 é tipicamente provida com um quadro 22 tal como o que é usado quando a válvula de cabeça de poço 2 é movida durante transporte em terra, no presente documento conhecido esquematica-mente.
[0027] Um tubo ascendente (3) é conectado à válvula de cabeça de poço 2 e forma de um modo conhecido per se uma conexão a uma instalação de superfície (não mostrada).
[0028] A seguir faz-se referência à figura 2. Uma subestrutura de cabeça de poço 5 do tipo subestrutura de sucção (descrito em sua to talidade em NO313340) é disposta circundando a porção de revestimento condutor superior 111. Um elemento cilíndrico 51 tendo uma extremidade inferior aberta estende-se para baixo no material não compactado 41, e uma cobertura de extremidade 52 fecha uma extremidade superior. A porção de revestimento condutor superior 111 projeta-se para cima através de uma passagem de revestimento condutor 53 e é suportada nesta. Um reforço 54 de cobertura de extremidade anular forma uma porção de borda na cobertura de extremidade 52.
[0029] Uma pluralidade de elementos de suporte 6 é disposta entre o quadro 22 da válvula de cabeça de poço 2 e a cobertura de extremidade 52 da subestrutura de sucção 5, como são suportadas sobre o reforço de cobertura de extremidade anular 54. Pelo simples fato de que o reforço de cobertura de extremidade 54 é contínuo, os elementos de suporte 6 podem ser colocados em uma posição arbitrária sobre o reforço de cobertura de extremidade 54, resultando em que a válvula de cabeça de poço 2 durante a instalação pode ser girada em torno de seu eixo vertical independentemente da posição horizontal da subestrutura de sucção 5. No exemplo de modalidade mostrado, o elemento de suporte 6 é provido com um atuador linear 61 disposto para ser capaz de ser usado quando ajustando o comprimento do elemento de suporte 6.
[0030] Quando uma cabeça de poço de acordo com a invenção é estabelecida, a subestrutura de sucção 5 e o revestimento condutor 11 são colocados no material não compactado 41. Um furo de poço (não mostrado) é formado em um modo conhecido per se, dentre outros o revestimento de cabeça de poço 12 sendo cimentado na parede do furo do poço formada na estrutura subterrânea (não mostrada) e presa no revestimento condutor 11. A válvula de cabeça de poço 2 é montada sobre a cabeça de poço 1 por meio do conector de cabeça de poço 21. Os elementos de suporte 6, colocados estendendo-se para baixo a partir do quadro 22 da válvula de cabeça de poço 2, são colocados em contato com o reforço de cobertura de extremidade 54. No exemplo de modalidade mostrado, a válvula de cabeça de poço 2 é suportada com relação à subestrutura de sucção 5, o comprimento dos elementos de suporte 6 sendo ajustado individualmente por meio dos respectivos atuadores lineares 61 que podem ser fornecidos como cilindros hidráulicos, conexões de rosca ou semelhante.
[0031] Em um exemplo de modalidade não mostrado o comprimento dos elementos de suporte 6 pode ser não ajustável, uma vez que a válvula de cabeça de poço é primeiramente presa à cabeça de poço 1 por meio do conector de cabeça de poço 21 subsequente à válvula de cabeça de poço 2 ser colocada com seus elementos de suporte 6 repousando sobre a subestrutura de sucção 5.
[0032] Ainda em outro exemplo de modalidade não mostrado, o comprimento dos elementos de suporte 6 pode ser não ajustável, uma vez que a válvula de cabeça de poço 2 é presa à cabeça de poço 1 por meio do conector de cabeça de poço 21, e os internos da subes-trutura de sucção 5 são subsequentemente supridos com um fluido, tipicamente água do mar, sob alta pressão de modo que a subestrutu-ra de sucção 5 é forçada contra a válvula de cabeça de poço 2 até os elementos de suporte 6 repousarem sobre a subestrutura de sucção 5. A posição vertical da subestrutura de sucção pode ser verificada e ajustada posteriormente, conforme necessário.
REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1. Dispositivo de estabilização para uma cabeça de poço (1) que tem uma porção superior (121) de um revestimento de cabeça de poço (12) estendendo-se para cima, acima do leito do mar (4), uma subestrutura de sucção (5) suportando lateralmente a porção de revestimento de cabeça de poço (121), caracterizado pelo fato de que uma válvula de cabeça de poço (2) estendendo-se para cima a partir da porção superior (121) do revestimento de cabeça de poço (12) pelo menos parcialmente suportada sobre a subestrutura de sucção (5) e múltiplos elementos de suporte (6) dispostos entre a válvula de cabeça de poço (2) e a subestrutura de sucção (5).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de suporte (6) confinam de modo sustentado uma porção de borda (54) de uma cobertura de extremidade (52) sobre a subestrutura de sucção (5).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção de borda (54) é um reforço de cobertura de extremidade anular.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de suporte (6) é telescópico.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos elementos de suporte (6) são providos com um atuador linear.
6. Método para estabilizar uma cabeça de poço (1) em que a porção superior (121) de um revestimento de cabeça de poço (12) estende-se para cima, acima do leito do mar (4) por (a) lateralmente suportar a porção de revestimento de cabeça de poço superior (121) em uma subestrutura de sucção (5) circundando a porção de revestimento de cabeça de poço (121) e esten- dendo-se para baixo em um material não compactado (41); b) dispor uma válvula de cabeça de poço (2) estendendo-se para cima a partir da porção superior (121) do revestimento de cabeça de poço (12), caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende a seguinte etapa de: c) disposto os múltiplos elementos de suporte (6) entre a válvula de cabeça de poço (2) e uma porção de borda (54) da subestrutura de sucção (5) distribuída ao longo da circunferência horizontal da subestrutura de sucção (5).
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende a seguinte etapa de: d1) apertar os elementos de suporte (6) para suporte estável da válvula de cabeça de poço (2) contra a subestrutura de sucção (5).
8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda a seguinte etapa de: d2) abaixar a válvula de cabeça de poço (2) sobre o revestimento de cabeça de poço (12) ajustando um conector de cabeça de poço (21) disposto sobre a válvula de cabeça de poço (2) até a válvula de segurança (2) ser suportada estavelmente sobre a subestrutura de sucção (5).
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado de que o método ainda compreende a seguinte etapa de: d3) prender a válvula de cabeça de poço (2) sobre o revestimento de cabeça de poço (12) e subsequentemente fornecer uma sobrepressão internamente na subestrutura de sucção (5), deste modo deslocando a subestrutura de sucção (5) em uma direção vertical até a válvula de cabeça de poço (2) estar estavelmente suportada sobre a subestrutura de sucção (5).
10 . Uso de uma subestrutura de sucção (5) disposta como suporte lateral para uma porção de revestimento de cabeça de poço superior (11) em um material não compactado (41) como suporte para uma válvula de cabeça de poço (2), como múltiplos elementos de suporte (6) são dispostos entre a válvula de cabeça de poço (2) e a subestrutura de sucção (5).
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