BR112014010033B1

BR112014010033B1 - "método de estender o tempo de vida de uma árvore de natal e módulo de atualização para ser retroajustado com uma árvore de natal”

Info

Publication number: BR112014010033B1
Application number: BR112014010033-0A
Authority: BR
Inventors: Torfinn Borsheim
Original assignee: Subsea Solutions As
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2020-09-29
Also published as: US20140246202A1; EP2771538A4; EP2771538A1; BR112014010033A8; WO2013062421A1; EP2771538B1; AU2012329631A1; NO333680B1; CN103930644A; NO2771538T3; US9033053B2; MX2014004950A; CN103930644B; AU2012329631B2; BR112014010033A2; MX341753B; NO20111456A1

Abstract

método e dispositivo para estender o tempo de vida útil de uma cabeça de poço a presente invenção refere-se a um método e um dispositivo para estender o tempo de vida de uma árvore de natal (10), esta sendo fornecida com uma primeira válvula hidráulica de alta pressão (12), uma primeira válvula hidráulica de baixa pressão (14) ou uma primeira válvula química (16), e a árvore de natal (10) sendo disposta para ser conectável a um umbilical (22) que compreende pelo menos energia elétrica ou cabos de controle (24), tubos hidráulicos (26, 28) ou tubos químicos (30), e compreendendo as etapas: - retroajustar um módulo de atualização (50) para ou pela árvore de natal (10) e conectá-lo à mesma, esse módulo de atualização (50) compreendendo um módulo de controle (62), uma bomba hidráulica de alta pressão (66), reservatório hidráulico (70), uma bomba hidráulica de baixa pressão (80), um reservatório hidráulico (86) ou uma bomba química (92) com um reservatório químico (96); - suprir o módulo de controle (62) com sinais elétricos e de controle; e - suprir a bomba de alta pressão (66), a bomba de baixa pressão (80) ou a bomba química (92) com fluido hidráulico.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método de estender o tempo de vida útil de uma árvore de Natal. Mais particularmente, se refere a um método de estender o tempo de vida útil de uma árvore de Natal, a árvore de Natal sendo fornecida com pelo menos um primeiro pacote de válvulas hidráulicas de alta pressão, um primeiro pacote de válvula hidráulica de baixa pressão ou um primeiro pacote de válvula química, e a árvore de Natal sendo disposta para ser conectável a um umbilical compreendendo pelo menos cabos de energia elétrica ou de controle, tubos hidráulicos ou tubos químicos. A invenção também compreende um dispositivo para praticar o método.

[002] Embora em recuperação de petróleo fora da costa, tem revelado que existe a necessidade de exceder o tempo de vida técnico e econômico originalmente pretendido para o equipamento de poço. Isto é verdadeiro também de componentes críticos de segurança tais como uma árvore de Natal com válvulas associadas e aparelhos de controle.

[003] Uma árvore de Natal localizada no fundo do mar tem sido muitas vezes guiada por uma cabeça de poço de produção via postes de guia. A árvore de Natal se comunica com o equipamento sobre a superfície via um assim chamado umbilical que pode tipicamente compreender cabos para energia e sinais elétricos, fibras óticas para transmissão de sinal, tubos para fluidos hidráulico sob alta pressão e baixa pressão e também tubos para suprimento de materiais químicos. É comum para a árvore de Natal ser fornecida com uma jaqueta de válvula que constitui uma barreira entre o anel, a passagem de produção e as adjacências. A jaqueta de válvula deve ser removida quando uma ferramenta adequada fornecida com conexões para fluidos que são usadas para remover depósitos e também para amortecimento do poço é para ser ajustada.

[004] Os termos alta pressão e baixa pressão não são exatos, uma vez que estes variam entre os diferentes supridores. Aproximadamente, uma pressão entre 10 MPa e 30 MPa (100 e 300 bars)é denominada pressão baixa considerando que uma pressão acima de 30 MPa é denominada pressão alta. Através de pressões abaixo de 10 MPa (100 bars), acionadores e válvulas pode obter uma assim chamada posição "à prova de falhas" que muitas vezes irá interromper a produção de petróleo.

[005] Os fluidos hidráulicos são tipicamente carregados, respectivamente, para um pacote de válvula de alta pressão e um de baixa pressão sobre a árvore de Natal, o pacote de válvula de alta pressão se comunicando com um preventor de explosão de fundo de poço, explosão que o pacotes de válvulas de baixa pressão se comunica com, entre outras coisas, um número de acionadores principalmente para controle de válvula na árvore de Natal.

[006] Os sinais de energia elétrica e de controle são transportados para um módulo de controle submerso sobre ou pela árvore de Natal. O módulo de controle, que é controlado da superfície, é conectado às diferentes válvulas hidráulicas dos pacotes de válvulas e, desse modo, controla as diferentes funções da válvula na árvore de Natal.

[007] Conhecidas instalações da árvore de Natal exibem diversos enfraquecimentos que surgem depois de um longo tempo de operação. O módulo de controle é propenso a falhas funcionais sempre que, ao mesmo tempo, a disponibilidade de novos módulos de controle da espécie em questão e também de partes sobressalentes for, por conseguinte, limitada. Ocorrem vazamentos na assim chamada válvula de pistoneio da produção (PSV) da jaqueta da árvore de Natal. O monitoramento aqui é muitas vezes insuficiente. Vazamentos no anel entre o poço e a árvore de Natal ocorrem também. Adicionalmente, foi mostrado que os sensores de pressão são propensos ao funcionamento falho.

[008] Um umbilical com componentes associados é propenso a vazamentos.

[009] Consideráveis demoras em distribuição de umbilicais e operações associadas ocorrem também, levando para início de produção demorada para relevante árvore de Natal.

[0010] A invenção tem por seu objetivo corrigir ou reduzir pelo menos um dos obstáculos da técnica anterior.

[0011] O objetivo é alcançado de acordo com a invenção através das caracteristicas que são especificadas na descrição abaixo e nas reivindicações que seguem.

[0012] Em um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método de estender o tempo de vida de uma árvore de Natal, a árvore de Natal sendo fornecida com pelo menos um primeiro pacote de válvula hidráulica de alta pressão, um primeiro pacote de válvula hidráulica de baixa pressão ou um primeiro pacote de válvula química e a árvore de Natal sendo disposta para ser conectável a um umbilical que compreende pelo menos energia elétrica ou cabos de controle, tubos hidráulicos ou tubos químicos, e o método sendo caracterizado compreendendo:

[0013] - retroajustar um módulo de atualização para ou através da árvore de Natal e conectar o módulo de atualização à árvore de Natal com o número necessário de conexões de tubo e de fio, o módulo de atualização compreendendo um segundo módulo de controle, e pelo menos uma bomba hidráulica de alta pressão com um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão e um reservatório hidráulico, uma bomba hidráulica de baixa pressão com um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão e um reservatório hidráulico ou uma bomba química com um reservatório químico;

[0014] - suprir o segundo módulo de controle com sinais de energia elétrica e de controle via o umbilical ou de uma embarcação; e

[0015] - suprir pelo menos a bomba de alta pressão, a bomba de baixa pressão ou a bomba química diretamente ou via seus respectivos reservatórios com fluido hidráulico via o umbilical ou de uma embarcação.

[0016] Conectando o módulo de atualização à árvore de Natal na maneira desejada, as operações de controle na árvore de Natal podem ocorrer, pela extensão necessária pelo segundo módulo de controle. Adicionalmente, dosar funções hidráulicas e químicas podem ocorrer pelo módulo de atualização por extensão necessária.

[0017] O segundo módulo de controle que, além de ser capaz de controlar bombas e pacotes de válvula no módulo de atualização, é disposto para controlar as funções desejadas na árvore de Natal também, pode ser suprido com sinais de energia e de controle via o umbilical, ou, se o umbilical for avariado ou antes dele chegar, de uma embarcação na superfície, possivelmente via uma segunda árvore de Natal localizada na vizinhança ou um módulo de atualização. No caso de uma árvore de Natal, pode ser relevante conectar o segundo módulo de controle ao primeiro módulo de controle, em particular para coletar sinais de medição de sensores na árvore de Natal ou para conectar novos sensores de uma tubulação.

[0018] O fluido hidráulico para as bombas hidráulicas e produtos químicos para a bomba química, pode ser suprido via tubos disponíveis no umbilical, ou, se o umbilical está avariado ou não presente, de uma embarcação. A bomba de alta pressão pode ser suprida com fluido hidráulico de um tubo de baixa pressão ou algum ou tubo no umbilical, por exemplo.

[0019] O método pode compreender o módulo de atualização com uma jaqueta de válvula e colocar o módulo de atualização na árvore de Natal depois de uma jaqueta de válvula separada ter sido removida. É, desse modo, possível medir a pressão no anel e a pressão entre a árvore de Natal e o módulo de atualização por meio do segundo módulo de controle.

[0020] De acordo com um segundo aspecto da invenção, um módulo de atualização é fornecido para retroajustar para ou por uma árvore de Natal, a árvore de Natal sendo fornecida com pelo menos um primeiro pacote de válvula hidráulica de alta pressão, um primeiro pacote de válvula hidráulica de baixa pressão ou um primeiro pacote de válvula química, e a árvore de Natal sendo disposta para ser conectável a um umbilical que compreende pelo menos energia elétrica ou cabos de controle, tubos hidráulicos ou tubos químicos, e o módulo de atualização sendo caracterizado por ser fornecido com um segundo módulo de controle elétrico que é conectado às linhas de energia e de controle de um umbilical ou a algum outro suprimento, e o módulo de atualização compreendendo pelo menos uma bomba hidráulica de alta pressão com um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão e um reservatório hidráulico, uma bomba hidráulica de baixa pressão com um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão e um reservatório hidráulico ou uma bomba química com um reservatório químico, o módulo de atualização sendo conectável à árvore de Natal.

[0021] A bomba hidráulica de alta pressão pode ser conectável, direta ou indiretamente via um reservatório, a pelo menos os tubos de um umbilical ou a uma embarcação e a pelo menos uma válvula de um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão e ao segundo módulo de controle.

[0022] A bomba hidráulica de baixa pressão pode ser conectável, direta ou indiretamente via um reservatório, a pelo menos os tubos de um umbilical ou a uma embarcação e a pelo menos uma válvula de um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão e ao segundo módulo de controle.

[0023] A bomba química pode ser conectável, direta ou indiretamente via um reservatório, a pelo menos os tubos de um umbilical ou a uma embarcação, e a pelo menos uma válvula química ou direta ou indiretamente a uma tubulação de produção.

[0024] O segundo módulo de controle é conectado a um pacote de válvula para injeção química.

[0025] O módulo de atualização pode ser conectado à árvore de Natal por meio de conexões conectáveis ROV. Exemplos de tais conexões são assim chamadas placas MQC e conectores Tronic.

[0026] Os componentes do módulo de atualização podem ser dispostos como sistemas duplos com um sistema principal e um sistema de suporte para garantir operação se um componente falhar. A bomba de alta pressão e componentes associados podem ser substituídos por um reforçador de pressão que é suprido com fluido de um sistema de baixa pressão, por exemplo.

[0027] É também possível conectar diversas árvores de Natal a módulos de atualização que pertencem à diferentes árvores de Natal, por exemplo, se o umbilical pertencer a uma das árvores de Natal deve sofre substancial avaria, ou aumentar a confiabilidade das árvores de Natal em toda uma área.

[0028] A invenção possibilita o uso de um umbilical mais simples que é melhor adequado para uso em terreno montanhoso, desse modo, sendo mais fácil proteger o umbilical contra avaria, por exemplo, de embarcações de pesca.

[0029] O método e o dispositivo de acordo com a invenção solucionam enfraquecimentos de módulos de controle existentes para árvores de Natal, embora, ao mesmo tempo, a pressão do fluido em umbilicais existentes pode ser consideravelmente reduzida. É também possível fazer uso de outras passagens de tubo no umbilical para o suprimento de fluido hidráulico se uma passagem de tubo deve se tornar não usável. Pelo uso de um reservatório no módulo de atualização, a mesma passagem de tubo do umbilical pode ser usada tanto para o suprimento quanto para o retorno de fluido. É ainda possível usar temporariamente suprimento para todas as funções de uma embarcação.

[0030] A seguir, é descrito um exemplo de um método e modalidade preferido, que é visualizado nos desenhos em anexo, em que:

[0031] A Figura 1 mostra um poço submerso com uma árvore de Natal da técnica anterior;

[0032] A Figura 2 mostra esquematicamente um módulo de atualização de acordo com a invenção, o módulo de atualização sendo pela árvore de Natal; e

[0033] A Figura 3 mostra esquematicamente o mesmo que a Figura 2, mas em uma modalidade alternativa.

[0034] Nos desenhos, o número de referência 1 indica um poço submarino com um tubo externo 2, por exemplo, na forma de um alojamento, e uma tubulação de produção 4, em que um anel 6 é formado entre o tubo externo 2 e a tubulação de produção 4.

[0035] A tubulação de produção 4 é suspenso em uma cabeça de poço 8, uma árvore de Natal 10 estando posicionada na cabeça de poço 8.

[0036] A árvore de Natal 10 é fornecida com um pacote de válvula hidráulica de alta pressão 12, um pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 14 e um pacote de válvula química 16.

[0037] Os diferentes pacotes de válvula, 12,14, 16 são controlados, via linhas de controle 20, de um módulo de controle 18 por ou na árvore de Natal 10. Os pacotes de válvula, 12,14, 16 e o módulo de controle 18 são muitas vezes constituídos por um conjunto que é indicado nas figuras por meio de um retângulo pontilhado.

[0038] Um umbilical 22 que se estende para uma instalação, não mostrada, na superfície compreende fios elétricos 24 para sinais de energia elétrica e de controle, tubo de alta pressão 26, um tubo de baixa pressão 28 e um tubo químico 30.

[0039] Os fios elétricos 24 são conectados ao módulo de controle 18, o tubo de alta pressão 26 ao pacote de válvula hidráulica de alta pressão 12, o tubo de baixa pressão 28 ao pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 14 e o tubo químico 30 a uma válvula química 31 que é ativada por meio do pacote de válvula química 16.

[0040] O pacote de válvula hidráulica de alta pressão 12 é conectado a um preventer de explosão de fundo de poço 32 por meio de um tubo de preventer de explosão 34. O pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 14 é conectado por meio de tubos de acionador 36 a acionadores 38 na árvore de Natal. A válvula química 31 é conectada à tubulação de produção 4 por meio de uma passagem química 40.

[0041] A árvore de Natal 10 é fornecida com uma jaqueta da árvore de Natal 42 e, de outro modo, compreende um grande número de componentes não mostrados, que são conhecidos para alguém versado na técnica.

[0042] Os tubos e fios 24, 26, 28 e tubo químico 30 no umbilical 22 são estendidos em uma maneira normal para um primeiro painel conectável ROV 44.

[0043] É feita agora referência à figura 2. Um módulo de atualização 50 é colocado além da árvore de Natal 10. Se desejável, o módulo de atualização 50 pode ser colocado na árvore de Natal 10, possivelmente localizado por meio de colunas de guia 52 do poço 1.

[0044] O módulo de atualização 50 é fornecido com um segundo painel conectável ROV com conectores 54 que são conectados a uma conexão hidráulica de alta pressão 56, uma conexão hidráulica de baixa pressão 58 e uma conexão química 60. As outras conexões 54 são conectadas, de uma maneira conhecida per se, aos primeiros conectores 44.

[0045] Adicionalmente, um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão 61 e um segundo módulo de controle 62 foram dispostos, o segundo módulo de controle 62 sendo conectado, nessa modalidade exemplar preferida, diretamente ou via o módulo de controle 18 aos fios elétricos 24 do umbilical 22, controlando os diferentes pacotes de válvula, 12, 14, 16 via linhas de controle 64, uma vez que as linhas de controle 20 do módulo de controle 18 podem ser desconectadas. Alternativamente, o segundo módulo de controle 62 pode controlar os pacotes de válvulas 61, 82 via linhas de controle 64 se os pacotes de válvula, 12,14, 16 estiverem fora de função.

[0046] Uma bomba hidráulica de alta pressão 66 está localizada no módulo de atualização 50 e é suprida com fluido hidráulico em pressão reduzida do tubo de alta pressão 26 via a conexão hidráulica de alta pressão 56. O pacote de válvula hidráulica de alta pressão 12 pode ser desconectado do tubo de alta pressão 26. A bomba hidráulica de alta pressão 66 é conectada ao segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão 61 por meio de um tubo de alta pressão 68. Um reservatório 70 é conectado ao lado interno da bomba hidráulica de alta pressão 66 enquanto um acumulador 72 é conectado ao lado externo da bomba hidráulica de alta pressão 66. A bomba hidráulica de alta pressão 66 é controlada do segundo módulo de controle 62 via a linha de controle 74. O segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão 61 é conectado ao tubo de preventer de explosão 34 por meio de um tubo de alta pressão 76 da mesma maneira que o segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 82 é conectado aos acionadores 38 por meio de tubos de baixa pressão 78.

[0047] O módulo de atualização 50 é também fornecido com uma bomba de baixa pressão 80 e é suprido com fluido hidráulico em pressão reduzida do tubo de baixa pressão 28 via a conexão hidráulica de baixa pressão 58. O pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 14 pode ser desconectado do tubo de baixa pressão 28. A bomba de baixa pressão 80 é conectada a um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão 82 por meio de um tubo de baixa pressão 84. Um reservatório 86 é conectado ao lado interno da bomba de baixa pressão 80 enquanto o acumulador 88 é conectado ao lado externo da bomba de baixa pressão 80. A bomba de baixa pressão 80 é controlada do segundo módulo de controle 62 via uma linha de controle 90.

[0048] Se desejado, a bomba hidráulica de alta pressão 66 pode também ser suprida com fluido hidráulico via o tubo de baixa pressão 28.

[0049] Uma bomba química 92 é suprida com produtos químicos, possivelmente em pressão reduzida, do tubo químico 30 via o conduíte químico 60. A válvula química 31 pode ser desconectada do tubo químico 30. A bomba química 92 é conectada à válvula química 31 ou diretamente à tubulação de produção 4 por meio de uma conexão química 94. Um reservatório 96 é conectado ao lado interno da bomba química 92 enquanto um acumulador 98 é conectado ao lado externo da bomba química 92. A bomba química 92 é controlada do segundo módulo de controle 62 via uma linha de controle 100, considerando que a válvula química 31 é controlada do segundo módulo de controle 62 via uma linha de controle 102.

[0050] Quando o módulo de atualização 50 está para ser instalado, é colocado sobre ou pela árvore de Natal 10, depois do que conexões, tubos e conexões de fio 24, 56, 58,60, 64, 76 e 78 são conectados à árvore de Natal 10 como descrito acima.

[0051] O segundo módulo de controle 62 é então controlado de uma maneira conhecida per se para iniciar os componentes referentes na árvore de Natal 10 e no módulo de atualização 50. Quais componentes são iniciados, depende das condições que prevalecem. Na modalidade exemplar mostrada, o módulo de atualização 50 assumiu todas as funções. Normalmente, as bombas hidráulicas 66, 80 são iniciadas para manter a pressão necessária para seus respectivos segundos pacotes de válvula 61 e 82, considerando que a bomba química 92 pode ser controlada com respeito à pressão ou razão.

[0052] Pode ser adicionado que o reservatório 96 pode ser dividido de modo a conter, por exemplo, tanto um químico quanto metanol. O metanol é suprido por meio de um tubo, não mostrado, no umbilical 22, e a bomba química 92 é fornecida com uma válvula de comutação para ser capaz de puxar o químico desejado.

[0053] As válvulas exigidas perseque não são necessárias para a explicação da invenção, não são mostradas, uma vez que alguém versado na técnica saberá seu propósito e operação.

[0054] Por conseguinte, durante a operação, o segundo módulo de controle 62 assumiu pelo menos as funções de controle do módulo de controle 18, considerando que o tubo de alta pressão do umbilical 22 pode trabalhar em uma pressão consideravelmente reduzida.

[0055] Em uma modalidade exemplar alternativa, vide figura 3, o umbilical 22 está tão avariado que não pode ser usado. Os sinais de energia elétrica e de controle são supridos via uma linha 104 de uma embarcação não mostrada. Sempre que necessário, os reservatórios 70, 86, 96 são reabastecidos de uma maneira conhecida perse.

Claims

1. Método de estender o tempo de vida de uma árvore de Natal (10), a árvore de Natal (10) sendo fornecida com pelo menos um primeiro pacote de válvula hidráulica de alta pressão (12), um primeiro pacote de válvula hidráulica de baixa pressão (14) ou um primeiro pacote de válvula química (16), e a árvore de Natal (10) sendo disposta para ser conectável a um umbilical (22) que compreende pelo menos energia elétrica ou cabos de controle (24), tubos hidráulicos (26, 28) ou tubos químicos (30), o método compreendendo as seguintes etapas: - retroajustar um módulo de atualização (50) em associação com a árvore de Natal (10) e conectar o módulo de atualização (50) à árvore de Natal (10) com o número necessário de conexões de tubo e de fio, o módulo de atualização (50) compreendendo um segundo módulo de controle (62), e pelo menos uma bomba hidráulica de alta pressão (66) com um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão (61) e um reservatório hidráulico (70), uma bomba hidráulica de baixa pressão (80) com um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão (82) e um reservatório hidráulico (86) ou uma bomba química (92) com um reservatório químico (96); - suprir o segundo módulo de controle (62) com sinais de energia elétrica e de controle via o umbilical (22) ou de uma embarcação; e - suprir pelo menos a bomba de alta pressão (66), a bomba de baixa pressão (80) ou a bomba química (92) direta ou indiretamente ou via seus respectivos reservatórios (70, 86, 96) com fluido hidráulico de uma embarcação, caracterizado pelo fato de que o módulo de atualização (50) está colocado junto da árvore de Natal (10).

2. Módulo de atualização (50) para ser retroajustado em associação com uma árvore de Natal (10), a árvore de Natal (10) sendo fornecida com pelo menos um pacote de válvula hidráulica de alta pressão (12), um pacote de válvula hidráulica de baixa pressão (14) ou um primeiro pacote de válvula química (16), a árvore de Natal (10) estando disposta para ser conectada a um umbilical (22) que compreende pelo menos energia elétrica ou cabos de controle (24), tubos hidráulicos (26, 28) ou tubos químicos (30), e o módulo de atualização (50) sendo fornecido com um segundo módulo de controle (62) que é conectável a pelo menos as linhas de energia e de controle (24) de um umbilical (22) ou a algum outro suprimento, e o módulo de atualização (50) compreendendo pelo menos uma bomba hidráulica de alta pressão (66) com um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão (61) e um reservatório hidráulico (70), uma bomba hidráulica de baixa pressão (80) com um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão (82) e um reservatório hidráulico (86) ou uma bomba química (92) com um reservatório químico (96), o módulo de atualização (50) sendo conectável à árvore de Natal (10), caracterizado pelo fato de que o módulo de atualização (50) é colocado junto à árvore de Natal (10) e em que a bomba hidráulica de alta pressão (66), a bomba hidráulica de baixa pressão (80) ou a bomba química (92) são conectáveis, direta ou indiretamente, através de seu respectivo reservatório (70, 86, 96), a uma embarcação e a pelo menos uma válvula de um segundo pacote de válvula hidráulica de alta pressão, uma válvula de um segundo pacote de válvula hidráulica de baixa pressão (82) ou uma válvula química, respectivamente, e para o segundo módulo de controle (62).

3. Módulo de atualização (50), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de controle (62) é conectado a um pacote de válvula (16) para injeção química.

4. Módulo de atualização (50), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo de atualização (50) é conectado à árvore de Natal (10) por meio de conexões ativáveis ROV (44, 54).