BR112013014611B1

BR112013014611B1 - sistema de suspensão de riser ajustável e método para instalar um riser

Info

Publication number: BR112013014611B1
Application number: BR112013014611-7A
Authority: BR
Inventors: Delbert Edwin Vanderford; Max Van Adrichem
Original assignee: Cameron Technologies Limited
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2021-02-23
Also published as: GB2501632A; US8863847B2; BR112013014611A2; GB2501632B; SG191065A1; US20120145405A1; US20150000923A1; WO2012106031A3; US9347280B2; WO2012106031A2; GB201312116D0

Abstract

sistema de suspensão de riser ajustável, método para instalar um riser e ferramenta de descida. a invenção refere-se a um sistema de suspensão de riser ajustável para suspender um riser sob tensão que inclui um suspensor de riser (102), uma luva correspondente (104) acoplada rotativa no suspensor de riser (102), uma luva de engate de catraca localizada dentro da luva correspondente (104) com um perfil externo configurado para acoplar um perfil interno da luva correspondente (104) e um perfil interno configurado para acoplar uma face externamente roscada do riser. o suspensor de riser (102) e a luva correspondente (104) estão configurados para mover para baixo em relação ao riser de modo que a luva correspondente (104) ajuste sobre pelo menos uma porção do riser, fazendo com que o dispositivo de engate de catraca engrene sobre as roscas externas do riser. a luva correspondente (104) está configurada para girar em relação ao riser, fazendo com que os perfis interno e externo do dispositivo de engate de catraca travem o riser e a luva correspondente (104) para impedir o movimento do riser em relação à luva correspondente (104).

Description

FUNDAMENTOS

[001] Uma plataforma de perna de tensão ("TLP") é uma estrutura flutuante verticalmente atracada utilizada para a produção de óleo e gás offshore. A TLP é permanentemente atracada por grupos de cabos, denominados uma perna de tensão, que eliminam virtualmente todo o movimento vertical da TLP. Como um resultado do movimento vertical mínimo da TLP, a cabeça de poço de produção pode estar localizada sobre o convés ao invés de sobre o fundo do mar. A cabeça de poço de produção conecta-se à cabeça de poço submarina por um ou mais tubos ascendentes rígidos.

[002] Os tubos ascendentes que conectam a cabeça de poço de produção na cabeça de poço submarina podem ter milhares de pés de comprimento e extremamente pesado. Para impedir que os tubos ascendentes empenem sob o seu próprio peso ou colocar tensão demais sobre a cabeça de poço submarina, uma tensão ascendente é aplicada, ou o riser é içado, para aliviar uma porção do peso sobre o riser. O riser mais externo, aqui referido como um revestimento, pode ser ten- sionado por máquinas hidráulicas montadas na TLP. Um riser interno (por exemplo, uma ligação por extensão) é içado, em relação ao revestimento, para conseguir a tensão desejada para aliviar uma porção de seu peso da cabeça de poço submarina. No entanto, o riser também precisa ser encurtado em comprimento, em relação ao revestimento, para compensar pelo aumento em comprimento que resulta do aumento de tensão criado içando o riser. Uma vez que o riser é encurtado, o riser é então ancorado na cabeça de poço de produção para manter a tensão desejada.

[003] Em algumas soluções, o riser interno é encurtado prenden- do o riser enquanto içando sob tensão e removendo uma porção superior do riser, por exemplo, cortando. Esta solução é desperdiçadora porque um material é removido de cada riser sucessivo após ser içado para uma tensão desejada. Em outras soluções, o riser interno é encurtado apertando uma porção roscada do riser enquanto içando sob tensão. No entanto, rosquear enquanto sob extrema carga axial é difícil. As roscas suportam a carga do riser enquanto sob tensão e assim devem ser muito robustas e ter tolerâncias muito apertadas, ambas as quais são muito dispendiosas. Nenhuma das soluções é desejável para encurtar um riser após ser içado para conseguir a tensão desejada. SUMÁRIO DE MODALIDADES DESCRITAS

[004] De acordo com várias modalidades, um sistema de suspensão de riser ajustável para suspender um riser sob tensão inclui um suspensor de riser, uma luva correspondente acoplada rotativa no suspensor de riser, uma luva de engate de catraca localizada dentro da luva correspondente com um perfil externo configurado para acoplar um perfil interno da luva correspondente e um perfil interno configurado para acoplar uma face externamente roscada do riser. O suspensor de riser e a luva correspondente estão configurados para mover para baixo em relação ao riser de modo que a luva correspondente ajuste sobre pelo menos uma porção do riser, fazendo com que o dispositivo de engate de catraca engrene sobre as roscas externas do riser. A luva correspondente está configurada para girar em relação ao riser, fazendo com que os perfis interno e externo do dispositivo de engate de catraca travem o riser e a luva correspondente para impedir o movimento do riser em relação à luva correspondente.

[005] De acordo com outra modalidade, uma ferramenta de assentamento configurada para manipular um sistema de suspensão de riser ajustável para suspender um riser sob tensão inclui uma coluna de trabalho configurada para acoplar destacável no riser, um pistão afixado na coluna de trabalho, um cilindro de expansão disposto ao redor do pistão e configurado para comunicar com o suspensor de riser acoplado a uma luva correspondente, um cartucho anular afixado na coluna de trabalho e compreendendo um conduto hidráulico, luvas hidráulicas dispostas ao redor das porções superior e inferior do cartucho anular que definem câmaras hidráulicas, e uma luva rotativa disposta ao redor do cartucho anular e que tem uma ranhura helicoidal sobre a sua superfície interna. As câmaras hidráulicas estão acopladas pelo conduto hidráulico e cada uma das luvas hidráulicas ainda compreende um pino de guia sobre a sua superfície externa. A ranhura helicoidal é acoplada pelos pinos de guia sobre as superfícies ex-ternas das luvas hidráulicas de modo que uma expansão axial das luvas hidráulicas gire a luva rotativa.

[006] De acordo com ainda outra modalidade, um método para instalar um riser sob tensão dentro de um poço inclui acoplar um riser a uma cabeça de poço submarina e suspender o riser e um suspensor de riser sobre uma coluna de trabalho dentro de um revestimento externo; forçar o suspensor de riser para baixo em relação ao riser, fazer com que uma luva correspondente mova sobre pelo menos uma porção do riser; girar a luva correspondente em relação ao riser, fazendo com que o dispositivo de engate de catraca adira no riser, impedindo o movimento do riser em relação ao suspensor de riser; e acoplar vedações de metal com metal entre o suspensor de riser e o riser juntas para vedar o espaço anular entre o riser e a luva correspondente. Mover a luva correspondente sobre o riser engrena um dispositivo de engate de catraca dentro da luva correspondente sobre uma face externa roscada do riser.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Para uma descrição mais detalhada das modalidades, referência será agora feita aos desenhos acompanhantes seguintes:

[008] FIGURA 1 mostra um sistema de perfuração baseado em mar offshore de acordo com várias modalidades;

[009] FIGURA 2a mostra um sistema de suspensão de riser ajus- tável de acordo com várias modalidades;

[0010] FIGURA 2b mostra uma vista expandida de um mecanismo de suporte de suspensor de riser ajustável de acordo com várias modalidades;

[0011] FIGURA 2c mostra uma vista expandida de um mecanismo de correspondência de riser do sistema de suspensão de riser ajustá- vel de acordo com várias modalidades;

[0012] FIGURA 2d mostra uma vista expandida de um mecanismo de engate de catraca do sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com várias modalidades;

[0013] FIGURA 2e mostra uma vista expandida de um mecanismo de vedação do sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com várias modalidades;

[0014] FIGURA 3a mostra uma ferramenta de assentamento de acordo com várias modalidades;

[0015] FIGURA 3b mostra uma vista expandida de uma porção da ferramenta de assentamento de acordo com várias modalidades;

[0016] FIGURA 3c mostra uma vista expandida de outra porção da ferramenta de assentamento de acordo com várias modalidades;

[0017] FIGURA 3d mostra uma vista em corte de uma luva rotativa com uma ranhura helicoidal de acordo com várias modalidades;

[0018] FIGURA 3e mostra uma vista ao longo do furo de uma luva rotativa e um suspensor de revestimento de acordo com várias modalidades;

[0019] FIGURA 4 mostra o sistema de suspensão de riser ajustá- vel em uma configuração expandida de acordo com várias modalidades;

[0020] FIGURA 5 mostra o sistema de suspensão de riser ajustá- vel içado para uma tensão desejada de acordo com várias modalidades;

[0021] FIGURA 6 mostra o sistema de suspensão de riser ajustá- vel após ser compactado para manter a tensão desejada de acordo com várias modalidades;

[0022] FIGURA 7 mostra uma vista expandida de outra porção da ferramenta de assentamento de acordo com várias modalidades; e

[0023] FIGURA 8 mostra o sistema de suspensão de riser ajustá- vel em uma configuração ajustada com a ferramenta de assentamento removida de acordo com várias modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES DESCRITAS

[0024] Nos desenhos e na descrição que seguem partes iguais estão marcadas através de toda especificação e desenhos com os mesmos números de referência. As figuras de desenho não estão necessariamente em escala. Certas características da invenção podem ser mostradas exageradas em escala ou em uma forma um tanto esquemática e alguns detalhes de elementos convencionais podem não ser mostrados no interesse de clareza e concisão. A invenção está su-jeita a modalidades de diferentes formas. Algumas modalidades específicas estão descritas em detalhes e estão mostradas nos desenhos, com a compreensão que a descrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da invenção, e não é pretendido limitar a invenção às modalidades ilustradas e descritas. Os diferentes ensinamentos das modalidades abaixo discutidos podem ser empregados separadamente ou em qualquer combinação adequada para produzir os resultados desejados. Os termos "conectar", "engajar", "acoplar", "prender", ou qualquer outro termo que descreve uma interação entre os elementos não pretende limitar a interação à interação direta entre os elementos mas pode também incluir uma interação indireta entre os elementos descritos. As várias características acima mencionadas, assim como outros aspectos e características abaixo descritos em mais detalhes, ficarão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica quando lendo a descrição detalhada seguinte das modalidades, e referindo aos desenhos acompanhantes.

[0025] Referindo agora à FIGURA 1, uma vista esquemática de um sistema de perfuração offshore 10 está mostrada. O sistema de perfuração 10 compreende uma plataforma de perfuração offshore 112 equipada com um guindaste 12 que suporta um guincho 13. A perfura-ção de poços de óleo e gás é executada por uma coluna de tubos de perfuração conectados juntos por juntas de "ferramenta" 14 de modo a formar uma coluna de perfuração 15 que estende submarina da plataforma 11. O guincho 13 suspende uma haste quadrada 16 utilizada para abaixar a coluna de perfuração 15. Conectada na extremidade inferior da coluna de perfuração 15 está uma broca de perfuração 17. A broca 17 é girada pela rotação da coluna de perfuração 15 e/ou um motor de fundo de poço (por exemplo, um motor de lama de fundo de poço). O fluido de perfuração, também referido como "lama" de perfuração, é bombeado pelo equipamento de recirculação de lama 18 (por exemplo, bombas de lama, agitadores, etc.) disposto sobre a plataforma 11. A lama de perfuração é bombeada a uma pressão e volume relativamente altos através da haste quadrada de perfuração 16 e para baixo pela coluna de perfuração 15 para a broca de perfuração 17. A lama de perfuração sai da broca de perfuração 17 através de bocais ou jatos na face da broca de perfuração 17. A lama então retorna para a plataforma 11 na superfície do mar 21 através de um espaço anular 22 entre a coluna de perfuração 15 e o furo de poço 23, através da cabeça de poço submarina 19 no fundo do mar 24, e para cima de um espaço anular 25 entre a coluna de perfuração 15 e um revestimento 26 que estende através do mar 27 da cabeça de poço submarina 19 para a plataforma 11. Na superfície do mar 21, a lama de perfuração é limpa e então recirculada pelo equipamento de recirculação 18. A lama de perfuração é utilizada para resfriar a broca de perfuração 17, para carregar os resíduos da base do furo de poço para a plataforma 11 e para equilibrar a pressão hidrostática nas formações rochosas.

[0026] A FIGURA 2a mostra um sistema de suspensão de riser 100 de acordo com várias modalidades. Um revestimento 26, tal como aquele mostrado na FIGURA 1, está acoplado a uma cabeça de poço de superfície 124 e pode ser mantido sob tensão por dispositivos conhecidos daquele versado na técnica para impedir o empenamento e reduzir a carga sobre a cabeça de poço submarina 19. Um suspensor de riser tubular 102 está acoplado a uma luva correspondente tubular 104 e tanto o suspensor de riser 102 quanto a luva correspondente 104 estão dispostas dentro do revestimento 26. O suspensor de riser 102, através, da luva correspondente 104, está configurado para acoplar um riser 106 e vedar no riser 106. Quando o suspensor de riser 102 e a luva correspondente 104 estão acoplados e vedados no riser 106, o tubular resultante pode servir como um conduto para a tubulação de produção para a produção de produtos de óleo ou gás.

[0027] A FIGURA 2b mostra uma vista expandida da interface entre o suspensor de riser 102 e a cabeça de poço de superfície 124. Um conjunto de ressalto de carga 159 inclui um anel carregador 163, segmentos de carga 161 e um anel energizante 160. O conjunto de ressalto de carga 159 está disposto dentro da cabeça de poço de superfície 124 para prover um suporte para o suspensor de riser 102. O conjunto de ressalto de carga 159 é expandido em comprimento durante a corrida de modo que a extremidade inferior do anel energizante 160 fique próximo da extremidade superior do anel carregador 163 com os segmentos de carga 161 recuados para prover a folga de assentamento. Os segmentos de carga 161 acoplam a cabeça de poço de superfície 124 como um resultado do movimento descendente do suspensor de riser 102, o que faz com que o anel energizante 160 mova para baixo, fazendo com que os segmentos de carga 161 expandam para fora.

[0028] Um anel de vedação 162 está configurado para rosquear por sobre o suspensor de riser 102 para posicionar um subconjunto de obturador de vedação 166. Entalhes 164 no anel de vedação 162 podem ser acoplados por uma coluna de trabalho permitindo que a rotação do anel de vedação 162 resulte da rotação da coluna de trabalho. O anel de vedação 162 prende tanto o suspensor de riser 102 quanto o subconjunto de obturador de vedação 166 na cabeça de poço de superfície 124 através de um perfil de travamento (não mostrado). Opcionalmente, um anel de trava dedicado pode ser utilizado em conjunto com o anel de vedação 162 para prender tanto o suspensor de riser 102 quanto o subconjunto de obturador de vedação 166 na cabeça de poço de superfície 124 através de um perfil de travamento (não mostrado).

[0029] A FIGURA 2c mostra uma vista expandida do acoplamento entre a luva correspondente 104 e o riser 106. Um engate de catraca 108 está disposto dentro de um espaço anular 109 entre a luva correspondente 104 e o riser 106. O engate de catraca 108 tem um perfil correspondente externo 110a que corresponde com um perfil correspondente 110b da luva correspondente 104 que permite que o engate de catraca 108 seja forçado para baixo em relação ao riser 106 em resposta ao movimento descendente da luva correspondente 104. O engate de catraca 108 também tem um perfil correspondente interno roscado 112a que corresponde a um perfil correspondente externo roscado 112b do riser 106 que permite que o engate de catraca 108 engrene para baixo em relação ao riser 106 e rosqueie por sobre o riser 106. Antes do engate de catraca 108 ser forçado para baixo em relação ao riser 106, o sistema de suspensão de riser ajustável está em uma configuração destravada. Após o engate de catraca 108 ser forçado para baixo em relação ao riser 106 e o sistema de suspensão de riser ajustável sem ter um comprimento desejado, o sistema de suspensão de riser ajustável está em uma configuração travada.

[0030] Em algumas modalidades, o engate de catraca 108 tem uma fenda longitudinal 150 como mostrado na FIGURA 2d que permite que o engate de catraca 108 expanda conforme necessário para prover uma folga suficiente enquanto engrenando em relação ao riser 106. Referindo de volta à FIGURA 2c, as superfícies de came do perfil correspondente 110a, 110b fazem com que a fenda longitudinal 150 do engate de catraca 108 estreite ou feche completamente em resposta ao movimento descendente do engate de catraca 108 em relação à luva correspondente 104. O engate de catraca 108 está projetado de modo que a força requerida para induzir um movimento de engrena- mento descendente seja maior do que o peso da luva correspondente 104 e do suspensor de riser 102 (isto é, o engate de catraca 108 não engrena em relação ao riser 106 sob o peso da luva correspondente 104 e do suspensor de riser 102 sozinhos).

[0031] A FIGURA 2e mostra uma vista expandida de um subsistema de vedação 126 que inclui vedações 114a, 114b que vedam o riser 106 na luva correspondente 104. Em algumas modalidades, as vedações 114a, 114b acoplam uma na outra de tal modo que sendo axialmente forçadas juntas faz com que as vedações 114a, 114b expandam radialmente e acoplem vedantemente a porção a ser vedada. De acordo com várias modalidades, a vedação inferior 114b topa em um batente 122, o qual impede o movimento axial da vedação inferior 114b em relação à luva correspondente 104. A vedação superior 114a está configurada para mover em relação à luva correspondente 104 como um resultado de, por exemplo, forças hidráulicas ou mecânicas. A vedação superior 114a topa em um suporte de O-ring 116, que compreende um ou mais O-rings 118a, 118b que acoplam vedante- mente as superfícies da luva correspondente 104 e do riser 106, respectivamente. O suporte de O-ring 116 por sua vez topa em uma luva anular de um anel de encosto 120. Em algumas modalidades, um anel de rolamento 121 provê uma interface de baixo atrito entre o suporte de O-ring 116 e a luva anular do anel de encosto 120. Alguém versado na técnica compreenderia que a vedação superior 114a pode ao invés ser fixa em relação à luva correspondente 104 e a vedação inferior 114b pode ser permitida mover em relação à luva correspondente 104 em um modo similar àquele acima descrito com relação à vedação superior 114a.

[0032] Como será abaixo explicado em mais detalhes, o sistema de suspensão de riser ajustável 100 está configurado para içar um riser e colocá-lo sub uma tensão desejada e travar o riser no lugar de modo que a tensão desejada seja mantida. Mais ainda, o sistema de suspensão de riser ajustável 100 tensiona e trava o riser utilizando pressão hidráulica ao invés de rosquear os tubulares juntos sob extremas cargas ou remover porções em excesso de um tubular, provendo vantagens significativas em relação às soluções da técnica anterior para colocar um riser sob uma tensão desejada.

[0033] A FIGURA 3a mostra uma ferramenta de assentamento 200 que compreende uma coluna de trabalho 212. Um pistão anular 214 está acoplado na coluna de trabalho 212. O pistão 214 pode ser afixado na coluna de trabalho 212 por soldagem, um ou mais fixadores, ou outros métodos conhecidos daqueles versados na técnica. Um cilindro de expansão 216 circunda a extremidade inferior do pistão 214. Um cartucho anular 218 está também acoplado na coluna de trabalho 212. O cartucho anular 218 pode ser afixado na coluna de trabalho 212 por soldagem, um ou mais fixadores, ou outros métodos conhecidos daqueles versados na técnica. Uma luva hidráulica superior 220a está disposta ao redor da extremidade superior do cartucho anular 218 e luva hidráulica inferior 220b está disposta ao redor da extremidade inferior do cartucho anular 218.

[0034] A FIGURA 3b mostra o pistão anular 214 e o cilindro de expansão 216 em maiores detalhes. O pistão anular 214 compreende um orifício hidráulico 215 o qual permite que o fluido hidráulico seja bombeado para o fundo do pistão anular 214, forçando o cilindro de expansão 216 para baixo em relação ao pistão anular 214. O cilindro de expansão 216 compreende um ressalto anular 217 que está configurado para corresponder com o suspensor de riser 102, de modo que o movimento do cilindro de expansão 216 em relação ao pistão 214 cause um movimento similar do suspensor de riser 102 em relação ao pistão 214.

[0035] A FIGURA 3c mostra o cartucho anular 218 e as luvas hidráulicas 220a, 220b em maiores detalhes. O cartucho anular 218 está afixado na coluna de trabalho 212 de modo que exista uma folga suficiente entre pelo menos uma porção do cartucho anular 218 e da coluna de trabalho 212 para prover uma folga para as luvas hidráulicas 220a, 220b. A área entre a luva hidráulica superior 220a e o cartucho anular 218 define uma câmara hidráulica superior 222a e a área entre a luva hidráulica inferior 220b e o cartucho anular 218 similarmente define uma câmara hidráulica inferior 222b. A luva hidráulica superior 220a compreende um orifício hidráulico 221, o qual permite que o fluido hidráulico seja bombeado para dentro da câmara hidráulica superior 222a. Além disso, o cartucho anular compreende um conduto hidráulico que equilibra a pressão entre a câmara hidráulica superior 222a e a câmara hidráulica inferior 222b. Quando o fluido hidráulico é bombeado para dentro da câmara hidráulica superior 222a, a luva hidráulica superior 220a move para cima em relação ao cartucho anular e a luva hidráulica inferior 220b move para baixo em relação ao cartu- cho anular 218.

[0036] A face externa da luva hidráulica superior 220a compreende um pino de guia 224. Similarmente, a face externa da luva hidráulica inferior 220b compreende um pino de guia 224b. Os pinos de guia 224a, 224b estão configurados para corresponder com uma ranhura helicoidal 225 sobre a superfície interna de uma luva rotativa 226 como mostrado na FIGURA 3d. O movimento axial das luvas hidráulicas 220a, 220b (isto é, ascendente e descendente, respectivamente) faz com que os pinos de guia 224a, 224b movam em relação à ranhura helicoidal 225, o que por sua vez faz com que a luva rotativa 226 gire em relação às luvas hidráulicas 220a, 220b. Mais ainda, as luvas hidráulicas 220a, 220b correspondem com a coluna de trabalho 212 de modo que as luvas hidráulicas 220a, 220b não possam girar em relação à coluna de trabalho 212. Assim, a luva rotativa 226 está configurada para girar em relação a ambas as luvas hidráulicas 220a, 220b e à coluna de trabalho 212. A FIGURA 3e mostra uma vista ao longo do furo da luva rotativa 226 e do suspensor de riser 102. A luva rotativa 226 compreende uma crista externa 227 que está configurada para corresponder com uma fenda 228 correspondente do suspensor de riser 102, de modo que a rotação da luva rotativa 226 em relação à coluna de trabalho 212 induza uma rotação correspondente do suspensor de riser 102 com relação à coluna de trabalho 212. Como acima discutido, o acoplamento entre o riser 106 e a coluna de trabalho 212 impede a rotação entre o riser 106 e a coluna de trabalho 212, de modo que o suspensor de riser 102 também gira em relação ao riser 106.

[0037] A FIGURA 4 mostra a coluna de trabalho 212 da ferramenta de assentamento 200 acoplada no e suportando o riser 106. Como acima explicado, a força requerida para forçar o engate de catraca 108 para baixo em relação ao riser é maior do que o peso do suspensor de riser 102 e da luva correspondente 104, de modo que a coluna de trabalho 212 também suporta o peso do suspensor de riser 102 e da luva correspondente 104. A coluna de trabalho 212 pode ser suportada, por exemplo, por um guindaste montado na plataforma de perfuração 11. Um adaptador de BOP 202 e a cabeça de poço de superfície 204 estão também montadas na plataforma de perfuração 11. A cabeça de poço de superfície 204 está configurada para prover suporte para o revestimento 26 e múltiplos suspensores de riser internos, tal como o suspensor de riser 102. O riser 106 está acoplado na cabeça de poço submarina 19 como mostrado na FIGURA 1. O riser 106 pode acoplar na cabeça de poço submarina 19, por exemplo, por um ressalto bidirecional da cabeça de poço submarina 19. Na FIGURA 4, o riser 106 está pronto para ser içado para uma tensão desejada para impedir o em- penamento do riser 106 e reduzir a carga do riser 106 sobre a cabeça de poço submarina 19. O sistema de suspensão de riser ajustável 100 está na configuração destravada.

[0038] A FIGURA 5 mostra a ferramenta de assentamento 200 após a coluna de trabalho 212 ter sido içada, fazendo com que o riser 106 tenha uma tensão desejada. Como acima explicado, a coluna de trabalho 212 pode ser içada por um guindaste preso na plataforma 11. O sistema de suspensão de riser ajustável 100 está ainda na configuração destravada.

[0039] A FIGURA 6 mostra o sistema de suspensão de riser ajus- tável 100 e a ferramenta de assentamento 200 após a coluna de trabalho 212 ter sido içada, fazendo com que o riser 106 tenha uma tensão desejada. Um fluido hidráulico é bombeado para dentro do cilindro de expansão 216, fazendo com que o cilindro de expansão 216 e o suspensor de riser 102 movam para baixo em relação ao pistão anular 214 e à coluna de trabalho 212. A força hidráulica aplicada no suspensor de riser 102 e na luva correspondente 104 é suficiente para fazer com que o engate de catraca 108 engrene para baixo em relação ao riser 106.

[0040] Referindo também às FIGURAS 2c e 3c, o fluido hidráulico para dentro da câmara hidráulica superior 222a. O aumento em pressão dentro da câmara hidráulica superior 222a é equilibrado dentro da câmara hidráulica inferior 222b por meio do conduto hidráulico 223. Isto faz com que as luvas hidráulicas 220a, 220b movam para cima e para baixo, respectivamente, em relação ao cartucho anular 218. Como acima explicado, o movimento dos pinos de guia 224a, 224b em relação à ranhura helicoidal no interior da luva rotativa 226 faz com que a luva rotativa 226 gire em relação à coluna de trabalho 212, e assim faz com que o suspensor de riser 102 gire em relação ao riser 106, o que faz com que o perfil correspondente roscado 112a do engate de catraca 108 rosqueie ao longo do perfil correspondente roscado 112b do riser 106. O movimento de rosqueamento do engate de catraca 108 em relação ao riser 106 adere o engate de catraca 108, impedindo o movimento do riser 106 em relação à luva correspondente 104 e ao suspensor de riser 102. Neste ponto, o riser 106 é encurtado e mantido em uma tensão desejada, e assim está na configuração travada. O suspensor de riser 102 acopla a cabeça de poço de superfície 204 por métodos conhecidos daqueles versados na técnica, e está configurado para suportar o peso do riser 106. A coluna de trabalho 212 pode ser parcialmente abaixada para testar o suporte do suspensor de riser 102, e subsequentemente a coluna de trabalho 212 pode ser destacada do riser 106.

[0041] Após o sistema de suspensão de riser ajustável 100 estar na configuração travada, o riser 106 é vedado na luva correspondente 104 e, por sua vez, no suspensor de riser 102 para permitir que o riser sirva como um conduto para a tubulação de produção para a produção de produtos de óleo ou gás. A FIGURA 7 mostra uma vista expandida da coluna de trabalho 212, do subsistema de vedação 126 e de um subsistema hidráulico 240 para atuar as vedações 114a, 114b do subsistema de vedação 126. O fluido hidráulico é bombeado através de um orifício hidráulico 242 para dentro de um espaço anular entre um adaptador hidráulico 241 e o riser 106. O espaço anular é vedado com um O-ring superior 244a e um O-ring inferior 244b. Um orifício hidráulico 246 no riser 106 acopla o espaço anular a uma câmara 250 acima do suporte de O-ring 116 do subsistema de vedação 126. A extremidade superior da câmara está vedada pelo anel de rolamento 121, o anel de encosto 120, e um O-ring de riser 248, de modo que um aumento em pressão hidráulica da câmara 250 força o suporte de O-ring 116 e a vedação superior 114a para baixo na direção da vedação inferior 114b. O perfil de contato das vedações superior e inferior 114a, 114b é inclinado, de modo que quando a vedação superior 114a é forçada na direção da vedação inferior 114b, as vedações 114a, 114b expandem radialmente (por exemplo, a vedação superior 114a é empurrada radialmente para fora e a vedação inferior 114b é empurrada radialmente para dentro). As vedações 114a, 114b estão projetadas de tal modo que esta expansão radial faz com que as vedações acoplem mordendo tanto o riser 106 quanto a luva correspondente 104, por meio disto vedando o espaço anular entre o riser 106 e a luva correspondente 104.

[0042] Para suplementar a atuação hidráulica das vedações 114a, 114b, uma carga mecânica é aplicada na vedação superior 114a para manter a vedação superior 114a em contato com a vedação inferior 114b. Cães 260 acoplam um perfil no riser 106, assegurando um acoplamento hidráulico apropriado para permitir a atuação hidráulica da vedação 114a. Os cães 260 estão acoplados a uma mola 262 que é carregada para puxar os cães 260 radialmente para dentro. Um ressalto de cão 266 suportado por uma mola 268 impede o movimento para dentro dos cães 260. No entanto, o ressalto de cão 266 está configurado para ser forçado para baixo (por exemplo, hidraulicamente), permitindo que a mola de cão 262 comprima, puxando os cães 260 radialmente para dentro e para fora de acoplamento com o riser 106.

[0043] Como acima explicado, a coluna de trabalho 212 não mais suporta o riser 106, e assim a coluna de trabalho 212 e o subsistema hidráulico 240 acoplado na coluna de trabalho 212 podem ser içados em relação ao riser 106. Uma vez que os cães estão acima do topo do riser 106, o ressalto de cão 266 é forçado para cima pelo alívio da pressão hidráulica sobre o ressalto de cão 266 e ativando a mola 268, forçando os cães 260 para fora em acoplamento com o anel de encosto 120. A face externa do anel de encosto 120 é roscada e configurada para corresponder com um perfil roscado correspondente na luva correspondente 104. A rotação da coluna de trabalho 212 induz uma rotação correspondente no anel de encosto 120, fazendo com que o anel de encosto 120 rosqueie para baixo em relação à luva correspondente 104. O anel de rolamento 121 tem um baixo coeficiente de atrito, de modo que a rotação do anel de encosto 120 não causa a rotação do suporte de O-ring 116 ou da vedação superior 114a. Conforme o anel de encosto 120 é rosqueado para baixo em relação à luva correspondente 104, uma carga mecânica é aplicada na vedação superior 114a, assegurando um contato contínuo entre as vedações 114a, 114b.

[0044] Os cães 260 são então desacoplados do anel de encosto 120 em um modo similar àquele acima descrito com relação ao riser 106, e a coluna de trabalho 212 é içada de modo que os cães 260 fiquem alinhados com os entalhes 164 descritos na FIGURA 2b. Os cães 260 são forçados para fora em acoplamento com os entalhes 164 do anel de vedação 162 em um modo similar àquele acima descrito. Uma força rotacional é aplicada na coluna de trabalho 212 para fazer com que o anel de vedação 162 rosqueie para baixo sobre o suspen sor de riser 102, fazendo com que o subconjunto de obturador de vedação 166 acople vedantemente a cabeça de poço de superfície 124 e o suspensor de riser 102.

[0045] Os cães 260 são então desacoplados dos entalhes 164 do anel de vedação 162 em um modo similar àquele acima descrito e a coluna de trabalho 212 é removida. A FIGURA 8 mostra o sistema de suspensão de riser ajustável 100 em uma configuração totalmente ajustada e posicionada. Como acima explicado, o suspensor de riser 102 suporta o peso do riser 106 sob uma tensão desejada para evitar o empenamento do riser 106 e o sistema de suspensão de riser ajus- tável 100 pode assim ser utilizado, por exemplo, para a produção de produtos de óleo e gás de um poço submarino.

[0046] Apesar de modalidades específicas terem sido mostradas e descritas, modificações podem ser feitas por alguém versado na técnica sem afastar do espírito ou do ensinamento desta invenção. As modalidades como descritas são exemplares somente e não são limitan- tes. Muitas variações e modificações são possíveis e estão dentro do escopo da invenção. Consequentemente, o escopo de proteção não está limitado às modalidades descritas, mas está somente limitado pelas reivindicações que seguem, o escopo das quais deverá incluir todos os equivalentes do assunto das reivindicações.

Claims

1. Sistema de suspensão de riser ajustável (100) para suspender um riser (106) sob tensão, compreendendo: um suspensor de riser (102); uma luva correspondente (104) acoplada rotativamente no suspensor de riser; e um dispositivo de engate de catraca (108) localizado dentro da luva correspondente com um perfil externo (110a) configurado para engatar um perfil interno (110b) da luva correspondente e um perfil interno (112a) configurado para engatar uma face externamente roscada (112b) do riser; caracterizado pelo fato de que o suspensor de riser e a luva correspondente estão configurados para mover para baixo em relação ao riser de modo que a luva correspondente ajuste sobre pelo menos uma porção do riser, fazendo com que o dispositivo de engate de catraca engrene sobre as roscas externas do riser; e em que a luva correspondente está configurada para girar em relação ao riser, fazendo com que os perfis interno e externo do dispositivo de engate de catraca travem o riser e a luva correspondente para impedir o movimento do riser em relação à luva correspondente.

2. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento descendente é causado pela expansão de uma câmara hidráulica (216) acoplada no suspensor de riser.

3. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento rota- cional da luva correspondente em relação ao riser é causado pela expansão de uma luva hidráulica (220a, 220b) acoplada no suspensor de riser através de uma luva rotativa (226).

4. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o suspensor de riser compreende pelo menos uma ranhura axial (228) configurada para receber uma crista externa (227) da luva rotativa.

5. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende vedações de metal com metal (114a, 114b) entre a luva correspondente e o riser.

6. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma das vedações está fixada em relação ao suspensor de riser e a outra vedação está configurada para ser forçada axialmente na direção da vedação fixa, criando uma vedação dentro do espaço anular entre a luva correspondente e o riser.

7. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as vedações de metal com metal estão configuradas para vedar o espaço anular entre a luva correspondente e o riser como um resultado de serem forçadas axialmente juntas por uma pressão hidráulica aplicada a pelo menos uma das vedações.

8. Sistema de suspensão de riser ajustável de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um anel de encosto (120) que compreende uma face roscada externa em contato com uma face internamente roscada da luva correspondente, em que as vedações de metal com metal estão configuradas para vedar o espaço anular entre a luva correspondente e o riser como um resultado de serem forçadas axialmente juntas pelo anel de encosto como um resultado do movimento rotacional do anel de encosto em relação à luva correspondente.

9. Método para instalar um riser (106) sob tensão dentro de um poço, caracterizado por compreender: acoplar o riser a uma cabeça de poço submarina (19) e suspender o riser e um suspensor de riser (102) sobre uma coluna de trabalho (212) dentro de um revestimento externo (26); forçar o suspensor de riser para baixo em relação ao riser, fazendo com que uma luva correspondente (104) mova sobre pelo menos uma porção do riser; em que mover a luva correspondente sobre o riser engrena o dispositivo de engate de catraca (108) dentro da luva correspondente sobre uma face externa roscada (112b) do riser; girar a luva correspondente em relação ao riser, fazendo com que o dispositivo de engate de catraca adira no riser, impedindo o movimento do riser em relação ao suspensor de riser; e acoplar vedações de metal com metal (114a, 114b) entre o suspensor de riser e o riser juntas para vedar o espaço anular entre o riser e a luva correspondente.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fixar o suspensor de riser a uma cabeça de poço de superfície após o dispositivo de engate de catraca aderir no riser.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o suspensor de riser é forçado para baixo em resposta à pressão hidráulica axialmente aplicada.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o suspensor de riser é girado em relação ao riser em resposta à pressão hidráulica axialmente aplicada.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma das vedações é fixada em relação ao suspensor de riser e a outra vedação é forçada axialmente na direção da vedação fixada em resposta à pressão hidráulica axialmente aplicada.

14. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma das vedações é fixada em relação ao suspensor de riser e a outra vedação é forçada axialmente na direção da vedação fixada em resposta a uma força aplicada resultante da rotação de um anel de encosto em relação ao suspensor de riser.