BR112014018184A2

BR112014018184A2 - Perfuração com pressão controlada por gradiente duplo

Info

Publication number: BR112014018184A2
Application number: BR112014018184-5A
Authority: BR
Inventors: Guy F. Feasey; David Pavel; Mark A. Mitchell
Original assignee: Weatherford/Lamb, Inc.
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2021-05-11
Also published as: WO2013116381A3; WO2013116381A2; EP2809871B1; BR112014018184B1; EP2809871A2; AU2013215165B2; BR112014018184A8; US9328575B2; US20130192841A1; AU2013215165A1

Abstract

MÉTODO DE PERFURAÇÃO DE UM FURO DO POÇO SUBMARINO. A presente invenção refere-se a um método de perfuração de um furo do poço submarino que inclui perfurar o furo do poço injetando fluido de perfuração através de uma coluna tubular estendida para dentro do furo do poço a partir de uma unidade de perfuração marítima (ODU) e girar uma broca disposta no fundo da coluna tubular. O método ainda inclui, enquanto perfurando o furo do poço: misturar o fluido de içamento com os retornos de perfuração em uma taxa de fluxo proporcional à taxa de fluxo do fluido de perfuração, por meio disso formando uma mistura de retorno. O fluido de içamento tem uma densidade substancialmente menor do que a densidade do fluido de perfuração. A mistura de retorno tem uma densidade substancialmente menor do que a densidade do fluido de perfuração. O método ainda inclui, enquanto perfurando o furo do poço: medir a taxa de fluxo dos retornos ou da mistura de retorno e comparar a taxa de fluxo medida com a taxa de fluxo do fluido de perfuração para garantir o controle de uma formação sendo perfurada.

Description

"MÉTODO DE PERFURAÇÃO DE UM FURO DO POÇO SUBMARINO" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Modalidades da presente invenção se referem, de forma ge- ral, à perfuração com pressão controlada por gradiente duplo.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[002] Nas operações de construção e completação de poços, um furo do poço é formado para acessar as formações de suporte de hidro- carboneto (por exemplo, óleo cru e/ou gás natural) pelo uso da perfura- ção. A perfuração é realizada pela utilização de uma broca que é mon- tada na extremidade de uma coluna de perfuração. Para perfurar dentro do furo do poço para uma profundidade predeterminada, a coluna de perfuração é frequentemente girada por uma cabeça injetora (“top drive”) ou mesa rotativa em uma plataforma da superfície ou sonda e/ou por um motor no fundo do poço montado para a extremidade inferior da coluna de perfuração. Depois da perfuração para uma profundidade pre- determinada, a coluna de perfuração e a broca são removidas e uma seção do revestimento é abaixada dentro do furo do poço. Uma coluna anular é assim formada entre a coluna do revestimento e a formação. A coluna do revestimento fica temporariamente suspensa da superfície do poço. Uma operação de cimentação é então conduzida a fim de preen- cher a coluna anular com cimento. A coluna de revestimento é cimen- tada dentro do furo do poço pela circulação do cimento dentro da coluna anular definida entre a parede externa do revestimento e o furo. A com- binação de cimento e revestimento fortalece o furo do poço e facilita o isolamento de certas áreas da formação atrás do revestimento para a produção dos hidrocarbonetos.

[003] As operações de perfuração marítimas em águas profundas são tipicamente executadas por uma unidade de perfuração marítima móvel (MODU), tal como um navio sonda ou um semi submersível,

tendo a sonda a bordo e frequentemente faz uso de uma coluna de as- censão (“riser”) marinho e estendida entre a cabeça de poço do poço que está sendo perfurado em uma formação submarina e a MODU. A coluna de ascensão submarino é uma coluna tubular composta de uma pluralidade de seções tubulares que são conectadas em relação de ex- tremidade com extremidade. A coluna de ascensão permite o retorno da lama de perfuração com fragmentos e cascalhos do furo que está sendo perfurado. Também, a coluna de ascensão submarino é adaptado para ser usado como um guia para abaixar o equipamento (tal como uma coluna de perfuração transportando uma broca) para dentro do furo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Modalidades da presente invenção se referem, de forma ge- ral, à perfuração com pressão controlada por gradiente duplo. Em uma modalidade, um método de perfuração de um furo do poço submarino inclui perfurar o furo do poço injetando fluido de perfuração através de uma coluna tubular estendida para dentro do furo do poço a partir de uma unidade de perfuração marítima (ODU) e girar uma broca disposta no fundo da coluna tubular. O fluido de perfuração sai da broca e trans- porta os cascalhos da broca. O fluido de perfuração e os cascalhos (re- tornos) fluem para o fundo do mar através da coluna anular definida por uma superfície externa da coluna tubular e uma superfície interna do furo do poço. O método ainda inclui, enquanto perfurando o furo do poço: misturar o fluido de içamento com os retornos em uma taxa de fluxo proporcional à taxa de fluxo do fluido de perfuração, dessa maneira formando uma mistura de retorno. O fluido de içamento tem uma densi- dade substancialmente menor do que a densidade do fluido de perfura- ção. A mistura de retorno tem uma densidade substancialmente menor do que a densidade do fluido de perfuração. O método ainda inclui, en- quanto perfurando o furo do poço: medir a taxa de fluxo dos retornos ou da mistura do retorno e comparar a taxa de fluxo medida com a taxa de fluxo do fluido de perfuração para garantir o controle de uma formação sendo perfurada.

[005] Em outra modalidade, um método de perfuração de um furo do poço submarino inclui: perfurar o furo do poço injetando fluido de perfuração através de uma coluna tubular estendida para dentro do furo do poço a partir de uma unidade de perfuração marítima (ODU) e girar uma broca disposta no fundo da coluna tubular. O fluido de perfuração sai da broca e trans- porta os cascalhos da broca. O fluido de perfuração e os cascalhos (re- tornos) fluem para o fundo do mar através de uma coluna anular definida por uma superfície externa da coluna tubular e uma superfície interna do furo do poço. Os retornos fluem do fundo do mar para um conjunto de controle de pressão submarino (PCA) através de uma cabeça de poço submarina. O PCA submarino compreende um fluxímetro de massa. O método ainda inclui, enquanto perfurando o furo do poço: me- dir a taxa de fluxo dos retornos usando o fluxímetro de massa e compa- rar a taxa de fluxo medida com a taxa de fluxo do fluido de perfuração para garantir o controle de uma formação sendo perfurada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] De modo que, a maneira na qual as características citadas acima da presente invenção possam ser entendidas em detalhes, uma descrição mais particular da invenção, brevemente resumida acima, pode ser obtida por referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos anexos. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos anexos ilustram somente modalidades típicas dessa inven- ção e, portanto, não devem ser considerados como limitando o seu es- copo, pois a invenção pode admitir outras modalidades igualmente efe- tivas.

[007] As Figuras 1A a 1C ilustram um sistema de perfuração marí- timo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[008] A Figura 2A ilustra a operação de um controlador lógico pro- gramável (PLC) do sistema de perfuração durante a perfuração de uma formação inferior ideal. A Figura 2B ilustra a operação do PLC durante a perfuração de uma formação inferior tendo uma região de pressão anormalmente alta. As Figuras 2C e 2D ilustram a operação do PLC durante a perfuração de uma formação inferior tendo uma região de pressão anormalmente baixa.

[009] A Figura 3A ilustra uma porção de um pacote de tubo ascen- dente submarino superior (UMRP) de um sistema de perfuração marí- timo, de acordo com outra modalidade da presente invenção. A Figura 3B ilustra um conjunto de controle de pressão (PCA) do sistema de per- furação.

[0010] A Figura 4A ilustra uma porção de um UMRP de um sistema de perfuração marítimo, de acordo com outra modalidade da presente invenção. A Figura 4B ilustra uma porção de uma coluna de ascensão submarino concêntrico do sistema de perfuração. A Figura 4C ilustra a conexão da coluna de ascensão concêntrico no PCA.

[0011] A Figura 5 ilustra a seleção de uma localização de uma sa- pata da coluna de ascensão interno da coluna de ascensão concêntrico.

[0012] As Figuras 6A e 6B ilustram um sistema de perfuração marí- timo, de acordo com outra modalidade da presente invenção. A Figura 6C ilustra um lubrificante para uso com o sistema de perfuração. A Fi- gura 6D ilustra um PCA alternativo para uso com o sistema de perfura- ção.

[0013] As Figuras 7A e 7B ilustram um sistema de perfuração marí- timo, de acordo com outra modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] As Figuras 1A a 1C ilustram um sistema de perfuração marí- timo 1, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sis- tema de perfuração 1 pode incluir uma MODU 1m, tal como um semi submersível, uma sonda 1r, um sistema de manipulação de fluido 1h, um sistema de transporte de fluido 1t e um conjunto de controle de pres- são (PCA) 1p. A MODU 1m pode transportar a sonda 1r e o sistema de manipulação de fluido 1h a bordo e pode incluir uma piscina, através da qual as operações de perfuração são conduzidas. O semi submersível pode incluir um casco de barcaça inferior que flutua abaixo de uma su- perfície (linha de água) 2s do mar 2 e, portanto, é menos sujeito à ação das ondas de superfície. Colunas de estabilidade (somente uma mos- trada) podem ser montadas no casco da barcaça inferior para suportar o casco superior acima da linha de água. O casco superior pode ter um ou mais conveses para transportar a sonda 1r e o sistema de manipula- ção de fluido 1h. A MODU 1m pode ainda ter um sistema de posiciona- mento dinâmico (DPS) (não mostrado) e/ou ser atracada para manter a piscina na posição sobre uma cabeça de poço submarina 50.

[0015] Alternativamente, a MODU 1m pode ser um navio sonda. Al- ternativamente, uma unidade de perfuração marítima fixa ou uma uni- dade de perfuração marítima flutuante não móvel pode ser usada no lugar da MODU 1m. Alternativamente, a cabeça de poço pode ficar lo- calizada adjacente à linha de água 2s e a sonda 1r pode ficar localizada em uma plataforma adjacente à cabeça de poço. Alternativamente, um Kelly e mesa rotativa (não mostrados) podem ser usados no lugar da cabeça injetora. Alternativamente, o sistema de perfuração pode ser usado para perfurar um furo do poço subterrâneo (com base na terra) e a MODU pode ser omitida.

[0016] A sonda 1r pode incluir um mastro de perfuração 3 tendo um piso da sonda 4 na sua extremidade inferior tendo uma abertura corres- pondendo com a piscina. A sonda 1r pode ainda incluir uma cabeça in- jetora 5. A cabeça injetora 5 pode incluir um motor para girar 16 a coluna de perfuração 10. O motor da cabeça injetora pode ser elétrico ou hi- dráulico. O alojamento da cabeça injetora 5 pode ser acoplado em um trilho (não mostrado) da sonda 1r para impedir a rotação do alojamento da cabeça injetora durante a rotação da coluna de perfuração 10 e per- mitir o movimento vertical da cabeça injetora com uma catarina 6. O alojamento da cabeça injetora 5 pode ficar suspenso do mastro de per- furação 3 pela catarina 6. A catarina 6 pode ser suportada pelo cabo de aço 7 conectado na sua extremidade superior em um bloco de coroa- mento 8. O cabo de aço 7 pode ser trançado através de roldanas dos blocos 6, 8 e se estender para o guincho de manobras 9 para seu enro- lamento, dessa forma içando ou abaixando a catarina 6 em relação ao mastro de perfuração 3. Uma válvula do Kelly pode ser conectada no eixo tubular da cabeça injetora 5. O topo da coluna de perfuração 10 pode ser conectado na válvula do Kelly, tal como por uma conexão ros- queada ou por um pegador (não mostrado), tal como uma cabeça de torque ou lança (“spear”). A sonda 1r pode ainda incluir um compensa- dor da coluna de perfuração (não mostrado) para controlar a arfagem da MODU 1m. O compensador da coluna de perfuração pode ser dis- posto entre a catarina 6 e a cabeça injetora 5 (montada em gancho) ou entre o bloco de coroamento 8 e o mastro de perfuração 3 (montado na cabeça).

[0017] O sistema de transporte de fluido 1t pode incluir a coluna de perfuração 10, um pacote da coluna de ascensão submarino superior (UMRP) 20, uma coluna de ascensão submarino 25 e uma ou mais li- nhas auxiliares, tal como uma linha de içamento 27 e uma linha de re- torno 28. A coluna de perfuração 10 pode incluir uma composição de fundo (BHA) 10b e juntas do tubo de perfuração 10p conectados juntas, tal como por acoplamentos rosqueados. A BHA 10b pode ser conectada no tubo de perfuração 10p, tal como por uma conexão rosqueada e in- cluir uma broca 15 e um ou mais comandos 12 conectados nela, tal como por uma conexão rosqueada. A broca 15 pode ser girada 16 pela cabeça injetora 5 através do tubo de perfuração 10p e/ou a BHA 10b pode ainda incluir um motor de perfuração (não mostrado) para girar a broca. A BHA 10b pode ainda incluir um substituto de instrumentação (não mostrado), tal como um substituto da medição sem interromper a perfuração (MWD) e/ou perfilagem sem interromper a perfuração (LWD).

[0018] O PCA 1p pode ser conectado em uma cabeça de poço 50 localizada adjacente ao fundo 2f do mar 2. Uma coluna do revestimento condutor 51 pode ser conduzida para dentro do fundo do mar 2f. A co- luna do revestimento condutor 51 pode incluir um alojamento e juntas do tubo condutor conectadas juntas, tal como por conexões rosqueadas. Depois que a coluna do revestimento condutor 51 foi ajustada, o furo do poço submarino 100 pode ser perfurado no fundo do mar 2f e uma co- luna de revestimento 52 pode ser disposta dentro do furo do poço. A coluna de revestimento 52 pode incluir um alojamento da cabeça de poço e juntas de revestimento conectadas juntas, tal como por conexões rosqueadas. O alojamento da cabeça de poço pode aterrissar no aloja- mento do condutor durante a disposição de uma coluna de revestimento

52. A coluna de revestimento 52 pode ser cimentada 101 dentro do furo do poço 100. A coluna de revestimento 52 pode se estender para uma profundidade adjacente ao fundo de uma formação superior 104u. A for- mação superior 104u pode ser não produtiva e a formação inferior 104b pode ser um reservatório de suporte de hidrocarboneto. Alternativa- mente, a formação inferior 104b pode ser sensível do ponto de vista ambiental, tal como uma zona aquífera, ou instável. Embora mostrado como vertical, o furo do poço 100 pode incluir uma porção vertical e uma porção desviada, tal como horizontal.

[0019] O PCA 1p pode incluir um adaptador da cabeça de poço 40, um ou mais cruzamentos de fluxo 41u,b, um ou mais conjuntos de pre- ventores (BOPs) 42a,u,b, um dispositivo de controle rotativo (RCD) sub- marino 43, um pacote de tubo ascendente submarino inferior (LMRP)

(somente a câmara estanque (“pod”) de controle 76 mostrada), um ou mais acumuladores (não mostrados) e um receptor (ver receptor 546 do PCA 501p na Figura 7B). O LMRP pode incluir a câmara estanque de controle 76, uma junta flexível (ver junta flexível 543 do PCA 501p na Figura 7B) e um conector (ver conector 540 do PCA 501p na Figura 7B). O adaptador da cabeça de poço 40, os cruzamentos de fluxo 41u,b, BOPs 42a,u,b, RCD 43, receptor, conector e junta flexível podem incluir, cada um, um alojamento tendo um furo longitudinal através deles e po- dem ser, cada um, conectados, tal como por flanges, tal que um furo contínuo é mantido através deles. O furo pode ter diâmetro contínuo livre, correspondendo com um diâmetro contínuo livre da cabeça de poço 50.

[0020] Cada um do conector e adaptador da cabeça de poço 40 pode incluir um ou mais prendedores, tal como cães, para fixação do LMRP nos BOPS 42a,u,b e o PCA 1p em um perfil externo do aloja- mento da cabeça de poço, respectivamente. Cada um do conector e do adaptador da cabeça de poço 40 pode ainda incluir uma manga de ve- dação para engatar um perfil interno do receptor respectivo e alojamento da cabeça de poço. Cada um do conector e adaptador da cabeça de poço 40b pode ficar em comunicação elétrica ou hidráulica com a câ- mara estanque de controle 76 e/ou ainda incluir um atuador elétrico ou hidráulico e uma interface, tal como um golpe quente, de modo que um veículo submarino remotamente operado (ROV) (não mostrado) possa operar o atuador para engatar os cães com o perfil externo.

[0021] O LMRP pode receber uma extremidade inferior da coluna de ascensão 25 e conectar a coluna de ascensão no PCA 1p. A câmara estanque de controle 76 pode ficar em comunicação elétrica, hidráulica e/ou ótica com um controlador lógico programável (PLC) 75 a bordo da MODU 1m através de um umbilical 70. A câmara estanque de controle 76 pode incluir uma ou mais válvulas de controle (não mostradas) em comunicação com os BOPs 42a,u,b para sua operação. Cada válvula de controle pode incluir um atuador elétrico ou hidráulico em comunica- ção com o umbilical 70. O umbilical 70 pode incluir um ou mais dutos/ca- bos de controle hidráulico ou elétrico para cada atuador. Os acumula- dores podem armazenar fluido hidráulico pressurizado para operar os BOPs 42a,u,b. Adicionalmente, os acumuladores podem ser usados para operar um ou mais dos outros componentes do PCA 1p. O umbili- cal 70 pode ainda incluir dutos/cabos de controle hidráulicos, elétricos e/ou óticos para operar as várias condições do PCA 1p. O PLC 75 pode operar o PCA 1p através do umbilical 70 e a câmara estanque de con- trole 76.

[0022] Uma extremidade inferior de uma linha de controle de poço 44 (“kill line”) 44 pode ser conectada em um ramal do cruzamento do fluxo superior 41u e uma extremidade superior do controle de poço 44 pode ser conectada na coluna de ascensão 25 (mostrado), LMRP ou PCA acima de uma porção inferior do RCD 43. O fluido de barreira, tal como lama de alta pressão ou água do mar, pode ser mantido na coluna de ascensão 25 durante a operação de perfuração. Uma válvula de fe- chamento 45a pode ser disposta no controle de poço 44. Um sensor de pressão 47a pode ser conectado no controle de poço 44 entre a válvula de fechamento 45a e a coluna de ascensão 25. A linha de içamento 27 pode ser conectada em uma saída de uma bomba aspirante 30b e em um ramal do cruzamento inferior 41b. Uma válvula de contrapressão 46 pode ser disposta na linha de içamento 27. A válvula de contrapressão 46 pode ser operável para permitir o fluxo do fluido da bomba aspirante 30b para o cruzamento do fluxo superior 41u e impedir o fluxo inverso do cruzamento do fluxo inferior 41b para a bomba aspirante 30b. Uma extremidade inferior da linha de retorno 28 pode ser conectada em uma saída do RCD 43. Uma válvula de fechamento 45b pode ser disposta na linha de retorno 28. Um sensor de pressão 47b pode ser conectado na linha de içamento 28 entre a válvula de fechamento 45b e a saída do RCD.

[0023] Um piano de válvulas auxiliar pode também conectar na linha de retorno 28 e ter um ramal conectado em um ramal de cada cruza- mento de fluxo 41u,b. Válvulas de fechamento 45c,d podem ser dispos- tas em ramais respectivos do piano de válvulas auxiliar. Sensores de pressão 47c,d podem ser conectados nos ramais do piano de válvulas auxiliar entre válvulas de fechamento 45c,d respectivas e ramais de cru- zamento de fluxo respectivos. Cada sensor de pressão 47a-d pode ficar em comunicação de dados com a câmara estanque de controle 70. As linhas 27, 28 e o umbilical 70 podem se estender entre a MODU 1m e o PCA 1p e podem ser fixados ao longo da coluna de ascensão 25 e/ou se estender separadamente dele. Cada linha 27, 28, 44 pode ser um duto de fluxo. Cada válvula de fechamento 45a-d pode ser automatizada e ter um atuador hidráulico (não mostrado) operável pela câmara estan- que de controle 76 através de um duto umbilical respectivo ou os acu- muladores LMRP. Alternativamente, os atuadores de válvula podem ser elétricos ou pneumáticos. As válvulas de fechamento 45a,c,d podem fi- car normalmente fechadas e a válvula de fechamento 45b pode ficar normalmente aberta (representada em tracejado) durante a operação de perfuração.

[0024] O RCD 43 pode incluir um alojamento, um pistão, uma ga- xeta e um conjunto de mancal. O alojamento pode ser tubular e ter uma ou mais seções conectadas juntas, tal como por conexões com flange. O conjunto de mancal pode incluir um pacote de mancal, um ou mais agentes absorvedores e uma manga detentora. O conjunto de mancal pode ser seletivamente conectado longitudinalmente e por torção no alojamento pelo engrenamento da gaxeta com a manga detentora. O alojamento pode ter orifícios hidráulicos (não mostrados) em comunica- ção de fluido (não mostrado) com a câmara estanque de controle 76 para a operação seletiva do pistão pela câmara estanque de controle. O pacote de mancal pode suportar os agentes absorvedores da manga detentora, tal que os agentes absorvedores podem girar em relação ao alojamento (e à manga). O pacote de mancal pode incluir um ou mais mancais radiais, um ou mais mancais axiais e um sistema lubrificante independente. O pacote de mancal pode ser disposto entre os agentes absorvedores e ser alojado dentro e conectado na manga detentora, tal como por uma conexão rosqueada e/ou prendedores.

[0025] Cada agente absorvedor pode incluir um bucim ou retentor e uma vedação. Cada vedação do agente absorvedor pode ser direcional e a vedação superior pode ser orientada para vedar contra o tubo de perfuração 10p em resposta à maior pressão na coluna de ascensão 25 do que no furo do poço 100 e a vedação do agente absorvedor inferior pode ser orientada para vedar contra o tubo de perfuração em resposta à maior pressão no furo do poço do que na coluna de ascensão. Cada vedação do agente absorvedor pode ter uma forma cônica para a pres- são do fluido agir contra uma superfície cônica respectiva do mesmo, por meio disso gerando a pressão de vedação contra o tubo de perfura- ção 10p. Cada vedação do agente absorvedor pode ter um diâmetro interno ligeiramente menor do que o diâmetro do tubo do tubo de perfu- ração 10p para formar um ajuste de interferência entre eles. Cada ve- dação do agente absorvedor pode ser flexível o suficiente para acomo- dar e vedar contra acoplamentos rosqueados do tubo de perfuração 10p tendo um maior diâmetro da junta de ferramenta. O tubo de perfuração 10p pode ser recebido através de um furo do conjunto de mancal, de modo que as vedações de agente absorvedor podem engatar o tubo de perfuração. As vedações do agente absorvedor podem prover uma bar- reira desejada na coluna de ascensão 25 quando o tubo de perfuração 10p está estacionário ou girando.

[0026] Alternativamente, o RCD 243 (Figura 3A) pode ser usado no lugar do RCD 43. Alternativamente, um RCD de vedação ativa pode ser usado e o conjunto de mancal pode ser conectado de modo a não soltar do alojamento. Alternativamente, o RCD 43 pode ficar localizado no UMRP 20 e a coluna de ascensão 25 usado para conduzir uma mistura de retorno 60m para o RCD. Adicionalmente, para o RCD do UMRP, a linha de içamento 27 pode ser conectada na coluna de ascensão 25 em vários pontos ao longo dele para a localização seletiva da mistura (Fi- gura 5). Alternativamente, o RCD 43 pode ser montado como parte da coluna de ascensão 25 em qualquer localização ao longo dele. Alterna- tivamente, ambas as vedações do agente absorvedor podem ser orien- tadas para vedar contra o tubo de perfuração 10p em resposta à maior pressão no furo do poço 100 do que na coluna de ascensão 25.

[0027] A coluna de ascensão 25 pode se estender do PCA 1p para a MODU 1m e pode ser conectado na MODU através do UMRP 20. O UMRP 20 pode incluir um diverter 21, uma junta flexível 22, uma junta telescópica (telescópica) 23 e um tensor 24. A junta telescópica 23 pode incluir um tambor externo conectado em uma extremidade superior da coluna de ascensão 25, tal como por uma conexão com flange e um tambor interno conectado na junta flexível 22, tal como por uma conexão com flange. O tambor externo pode também ser conectado no tensor 24, tal como por um anel do tensor (não mostrado). A junta flexível 22 pode também conectar no desviador 21, tal como por uma conexão com flange. O desviador 21 pode também ser conectado no piso da sonda 4, tal como por um suporte.

[0028] A junta telescópica 23 pode ser operável para se estender e retrair em resposta à arfagem da MODU 1m em relação a coluna de ascensão 25 enquanto o tensor 24 pode enrolar o cabo de aço em res- posta à arfagem, dessa forma sustentando a coluna de ascensão 25 da MODU 1m enquanto acomodando a arfagem. As juntas flexíveis 23 po-

dem acomodar o movimento horizontal e/ou rotacional (também conhe- cido como balanço longitudinal e balanço do navio) respectivo da MODU 1m em relação a coluna de ascensão 25 e da coluna de ascensão em relação ao PCA 1p. A coluna de ascensão 25 pode ter um ou mais mó- dulos flutuantes (não mostrados) dispostos ao longo dele para reduzir a carga no tensor 24.

[0029] O sistema de manipulação de fluido 1h pode incluir uma ou bombas 30b,d,t, um ou mais tanques de fluido 31b,d, um separador de fluido, tal como uma centrífuga 32, um separador de sólidos, tal como uma peneira oscilante 33, um ou mais fluxímetros 34b,d,r, um ou mais sensores de pressão 35d,r, e a válvula do rrestringidor variável 36. Uma extremidade superior da linha de retorno 28 pode ser conectada na en- trada da peneira oscilante 33. O sensor de pressão 35r, o “restringidor” 36 e o fluxímetro 34r podem ser montados como parte de uma porção superior da linha de retorno 28. Uma linha de transferência pode conec- tar uma saída de fluido da peneira oscilante 33 em uma entrada de uma bomba de transferência 30t.

[0030] Cada sensor de pressão 35d,r pode ficar em comunicação de dados com o PLC 75. O sensor de pressão 35r pode ser conectado na linha de retorno 28 entre o “restringidor” 36 e a válvula de fechamento 45b e pode ser operável para monitorar a contrapressão exercida pelo “restringidor”. O sensor de pressão 35d pode ser conectado em uma saída da bomba de lama 30d e pode ser operável para monitorar a pres- são do tubo bengala. O “restringidor” 36 pode ser fortificado para operar em um ambiente onde a mistura de retorno 60m pode incluir sólidos, tal como cascalhos. O “restringidor” 36 pode incluir um atuador hidráulico operado pelo PLC 75 através de uma unidade de força hidráulica (HPU) (não mostrada) para manter a contrapressão (Figura 2A) na cabeça de poço 50. Alternativamente, o atuador do “restringidor” pode ser elétrico ou pneumático.

[0031] Cada fluxímetro 34b,d,r pode ser um fluxímetro de massa, tal como um fluxímetro Coriolis e pode estar em comunicação de dados com o PLC 75. O fluxímetro 34r pode ficar localizado a jusante do “res- tringidor” 36 e pode ser operável para monitorar a taxa de fluxo da mis- tura de retorno 60m. O fluxímetro 34b pode ser conectado entre a bomba aspirante 30b e o tanque de içamento 31b e pode ser operável para monitorar a taxa de fluxo da bomba aspirante. O fluxímetro 34d pode ser conectado entre uma bomba de lama 30d e o tanque de lama 31d e pode ser operável para monitorar a taxa de fluxo da bomba de lama.

[0032] Alternativamente, os fluxímetros 34b,d podem ser volumétri- cos ao invés de fluxímetro de massa, tal como um Venturi. Alternativa- mente, um contador de cursos de pistão (não mostrado) pode ser usado para monitorar a taxa de fluxo de cada bomba 30b,d, ao invés dos fluxí- metros 34b,d respectivos.

[0033] Durante a operação de perfuração, a bomba de lama 30d pode bombear o fluido de perfuração 60d do tanque de lama 31d, atra- vés do tubo bengala e uma mangueira do Kelly para a cabeça injetora

5. O fluido de perfuração 31d pode incluir um líquido de base. O líquido de base pode ser óleo de base, água, salmoura, água do mar ou uma emulsão de água/óleo. O óleo de base pode ser diesel, querosene, nafta, óleo mineral ou óleo sintético. O fluido de perfuração 60d pode ainda incluir sólidos dissolvidos e/ou suspensos no líquido de base, tais como argila organofílica, lignita e/ou asfalto, dessa maneira formando uma lama. O fluido de içamento 60b pode ser o líquido de base da lama e, assim, ter uma densidade menor ou substancialmente menor do que o fluido de perfuração 60d devido ao efeito do peso dos sólidos adicio- nados.

[0034] O fluido de perfuração 60d pode fluir do tubo bengala e para dentro da coluna de perfuração 10 através da cabeça injetora 5. O fluido de perfuração 60d pode ser bombeado para baixo através da coluna de perfuração 10 e sair na broca 15, onde o fluido pode circular os casca- lhos para longe da broca e retornar os cascalhos para cima por uma coluna anular 105 formada entre uma superfície interna do revestimento 52 ou furo do poço 100 e uma superfície externa da coluna de perfura- ção 10. Os retornos 60r (fluido de perfuração 60d mais cascalhos) po- dem fluir através da coluna anular 105 para a cabeça de poço 50. A bomba aspirante 30b pode bombear o fluido de içamento 60b do tanque de içamento 31b, através da linha de içamento 27 e para dentro do PCA 1p através de um ramal do cruzamento de fluxo inferior 41b.

[0035] No PCA 1p, o fluido de içamento 60b pode misturar com os retornos 60r fluindo da cabeça de poço 50, dessa maneira formando a mistura de retorno 60m. A mistura de retorno 60m pode ser desviada pelo RCD 43 para dentro da saída do RCD. A mistura de retorno 60m pode então fluir para a MODU 1m através da linha de retorno 28, através do “restringidor” 36 e fluxímetro 34r e ser processada pela peneira osci- lante 33 para remover os cascalhos. A mistura de retorno 60m (menos os cascalhos) pode ser bombeada pelo fluxo da peneira oscilante 33 para a centrífuga 32 pela bomba de transferência 30t. À medida que o fluido de perfuração 60d, os retornos 60r e a mistura de retorno 60m circulam, a coluna de perfuração 10 pode ser girada pela cabeça injetora 5 e abaixada pela catarina 6, dessa maneira estendendo o furo do poço 100 para dentro da formação inferior 104b.

[0036] A centrífuga 32 pode incluir um alojamento, um tubo de ali- mentação, umanel (“bowl”), um transportador, um acionamento do anel, um acionamento do transportador, uma saída de fluido de baixa densi- dade (também conhecido como leve) e uma saída de fluido de alta den- sidade (também conhecido como pesado). O anel pode ser disposto no alojamento e giratória em relação a ele. O anel pode ter uma extremi-

dade cônica com a saída de fluido pesado e uma extremidade não cô- nica com a saída de fluido leve. O anel pode ter um dique para bloquear o fluxo do fluido pesado através da saída de fluido leve. O dique pode ser ajustável. O transportador pode ser um transportador helicoidal para empurrar o fluido de densidade mais pesada para a extremidade cônica do anel e para fora da saída de fluido pesado. O transportador pode ter um canal formado nele para transportar a mistura de retorno 60m (me- nos os cascalhos removidos pela peneira oscilante 33) do tubo de ali- mentação para dentro de uma câmara formada entre o anel e o trans- portador. O transportador pode ser girado em relação ao alojamento ao redor de um eixo geométrico horizontal de rotação pelo acionamento do transportador em uma primeira velocidade e o anel pode ser girado em relação ao alojamento ao longo do mesmo eixo geométrico pelo aciona- mento do anel em uma segunda velocidade. A segunda velocidade pode ser maior do que a primeira velocidade.

[0037] A mistura de retorno 60m pode entrar na câmera da centrí- fuga 32 através do tubo de alimentação e canal do transportador e ser separada em camadas de densidade variada pelas forças centrífugas, tal que a camada do fluido pesado, tal como fluido de perfuração 60d, fica localizada radialmente para fora em relação ao eixo geométrico ho- rizontal e a camada do fluido leve, tal como o fluido de içamento 60b, fica localizada radialmente para dentro em relação à camada do fluido pesado. O dique pode ser ajustado em uma profundidade selecionada, tal que o fluido de perfuração 60d não pode passar sobre o dique e, ao invés disso, é empurrado para a extremidade cônica do anel e através da saída de fluido pesado pelo transportador rotativo. O fluido de iça- mento 60b pode fluir sobre o dique e através da saída de fluido leve da extremidade não cônica do anel. Dessa maneira, a mistura de retorno 60m pode ser separada em seus dois componentes (restantes): o fluido de perfuração 60d e o fluido de içamento 60b. O fluido de perfuração

60d pode ser descarregado da saída de fluido pesado dentro do tanque de lama 31d e o fluido de içamento 60b pode fluir e pode ser descarre- gado da saída de fluido leve dentro do tanque de içamento 31b.

[0038] Alternativamente, a centrífuga pode ser omitida e a mistura de retorno pode ser descarregada dentro de um tanque de refugo ao invés de ser reciclada. Alternativamente, a coluna de perfuração pode incluir o revestimento ao invés do tubo de perfuração e o revestimento pode ser deixado no furo do poço e cimentado no lugar ao invés de remover a coluna de perfuração para instalar uma segunda coluna de revestimento. Alternativamente, a coluna de perfuração 10 pode incluir tubulação espiralada ao invés do tubo de perfuração. Alternativamente, a coluna de ascensão 25 pode ser omitido do sistema de perfuração 1.

[0039] A Figura 2A ilustra a operação do PLC 75 durante a perfura- ção de uma formação inferior ideal 104b. A Figura 2B ilustra a operação do PLC 75 durante a perfuração de uma formação inferior 104b tendo uma região de pressão anormalmente alta 110p. As Figuras 2C e 2D ilustram a operação do PLC 75 durante a perfuração de uma formação inferior 104b tendo uma região de pressão anormalmente baixa 110f.

[0040] O PLC 75 pode ser programado para operar a bomba aspi- rante 30b e o “restringidor” 36, de modo que uma pressão no fundo alvo (BHP) é mantida na coluna anular 105 durante a operação de perfura- ção. A BHP alvo pode ser selecionada para ficar dentro de uma janela de perfuração definida como maior do que ou igual a uma pressão limiar mínima, tal como pressão do poro, da formação inferior 104b e menor do que ou igual a uma pressão limiar máxima, tal como pressão de fra- tura, da formação inferior. Como mostrado, a pressão alvo é uma média das BHPs de poro e de fratura.

[0041] Alternativamente, o limiar mínimo pode ser a pressão de es- tabilidade e/ou o limiar máximo pode ser a pressão da resistência da formação. Alternativamente, gradientes de pressão limiar podem ser usados ao invés de pressões e os gradientes podem estar em outras profundidades ao longo da formação inferior 130b, além do fundo, tal como a profundidade do gradiente de poro máximo e a profundidade do gradiente de fratura mínimo. Alternativamente, o PLC pode ser livre para variar a BHP dentro da janela durante a operação de perfuração.

[0042] Devido ao efeito do gradiente duplo causado por uma densi- dade substancialmente mais baixa (inclinação da linha da água do mar) do mar 2 relativa aos gradientes de pressão do poro e fratura (inclina- ções das linhas de pressão do poro e pressão de fratura, respectiva- mente) da formação inferior 104b, um fluido de perfuração de gradiente único seria incapaz de permanecer dentro da janela de perfuração.

[0043] A densidade estática do fluido de perfuração 60d (tipica- mente assumida igual aos retornos 60r; o efeito dos cascalhos tipica- mente assumido como insignificante) pode corresponder com um gradi- ente de pressão limiar mínimo da formação inferior 104b, tal como sendo maior do que ou igual a um gradiente da pressão do poro. Uma densidade de circulação equivalente (ECD) (densidade estática mais ar- rasto do atrito dinâmico) do fluido de perfuração 60d pode corresponder com um gradiente de pressão limiar máximo da formação inferior 104b, tal como gradiente da pressão de fratura.

[0044] Uma estática e/ou ECD do fluido de içamento 60b pode ser menor do que, substancialmente menor do que ou igual a uma densi- dade da água do mar 2 (oito ponto cinquenta e seis libras por galão (PPG) ou mil e vinte e cinco quilogramas por metro cúbico (kg/m3)). O fluido de içamento 60b pode compensar o efeito do gradiente duplo cri- ando um efeito de gradiente duplo correspondente reduzindo ou subs- tancialmente reduzindo a densidade estática e/ou o ECD dos retornos 60r para uma densidade estática e/ou ECD da mistura de retorno 60m. A estática e/ou ECD da mistura de retorno 60m pode corresponder com a densidade da água do mar. O fluido de içamento 60b pode reduzir a densidade estática/ECD dos retornos 60r por uma razão de içamento (densidade estática/ECD da mistura de retorno 60m dividida pela den- sidade estática/ECD dos retornos 60r) menor do que um, tal como me- tade a três quartos.

[0045] Durante a operação de perfuração, o PLC 75 pode executar uma simulação em tempo real da operação de perfuração, a fim de pre- dizer a BHP real a partir dos dados medidos, tal como pressão do tubo bengala pelo sensor 35d, a taxa de fluxo da bomba de lama pelo fluxí- metro 31d, a taxa de fluxo do fluido de içamento pelo fluxímetro 34b, a pressão da cabeça de poço pelo sensor 47b e a taxa de fluxo do fluido de retorno pelo fluxímetro 34r. O PLC 75 pode então comparar a BHP predita com a BHP alvo e ajustar o “restringidor” 36 de acordo.

[0046] Durante a operação de perfuração, o PLC 75 pode também executar um equilíbrio de massa para monitorar um jato de gás (“kick”) ou circulação perdida. À medida que o fluido de perfuração 60d está sendo bombeado para dentro do furo do poço 100 pela bomba de lama 30d, o fluido de içamento 60b está sendo bombeado para dentro do PCA 1p pela bomba aspirante 30b e a mistura de retorno 60m está sendo recebida da linha de retorno 28, o PLC 75 pode comparar as taxas de fluxo de massa (isto é, soma das taxas de fluxo do fluido de içamento e de perfuração menos a taxa de fluxo da mistura de retorno) usando os fluxímetros 34b,d,r. O PLC 75 pode usar o equilíbrio de massa para mo- nitorar a instabilidade da formação inferior 104b, tal como fluido de for- mação 106 entrando na coluna anular 105 (Figura 2B) e contaminando 61r os retornos 60r ou os retornos 60r entrando na formação 104b (Fi- gura 2C).

[0047] Com a detecção da instabilidade, o PLC 75 pode adotar ação remedial, tal como apertar o “restringidor” 36 (comparar a contrapressão na Figura 2A com a mesma na Figura 2B) em resposta à detecção do fluido da formação 106 entrando na coluna anular 105 e relaxar o “res- tringidor” (comparar a contrapressão na Figura 2A com a ausência da mesma na Figura 2C) em resposta aos retornos 60r entrando na forma- ção 104b. O PLC 75 pode ainda desviar a mistura de retorno contami- nada 61m para dentro de um carretel de desgaseificação em resposta à detecção de ingresso do fluido.

[0048] O carretel de desgaseificação pode incluir as válvulas de fe- chamento automáticas em cada extremidade, um separador de lama e gás (MGS) 432 (Figura 2B) e um detector de gás. Uma primeira extre- midade do carretel de desgaseificação pode ser conectada na linha de retorno 28 entre o fluxímetro de retornos 34r e a peneira oscilante 33 e uma segunda extremidade do carretel do desgaseificação pode ser co- nectada em uma entrada da peneira oscilante. O detector de gás pode incluir uma sonda tendo uma membrana para amostrar o gás da mistura de retorno 60m, um cromatógrafo de gás e um sistema transportador para entregar a amostra de gás para o cromatógrafo. O MGS 432 pode incluir uma entrada e uma saída de líquido montadas como parte do carretel de desgaseificação e uma saída de gás conectada em um quei- mador ou um recipiente de armazenamento de gás.

[0049] Com referência especificamente às Figuras 2C e 2D, o rela- xamento do “restringidor” 36 pelo PLC 75 tem instantaneamente (isto é, menos do que ou igual a vinte segundos) o estreitamento negociado da janela de perfuração causado pela região de baixa pressão 110f, de modo que a operação de perfuração pode continuar sem interrupção. Entretanto, para a formação inferior 104b particular mostrada, a BHP real permanece perto do limiar máximo, deixando pouca ou nenhuma margem. O PLC 75 pode então restaurar a BHP alvo para ficar no meio da janela de perfuração reduzida e pode aumentar a taxa de fluxo da bomba aspirante 30b para atingir a BHP alvo. Em contraste com a res- posta instantânea da operação do “restringidor” 36, a resposta da BHP real pode ser gradual (isto é, maior do que ou igual a vinte minutos). A harmonização gradual das BHPs real e alvo pode ser inconsequente, já que a operação de perfuração pode estar em andamento. O aumento na taxa de fluxo da bomba do fluido de içamento pode ser monotônico ou gradual.

[0050] Alternativamente, o PLC 75 pode aumentar a taxa de fluxo da bomba aspirante 30b enquanto apertando o “restringidor” 36 em res- posta à detecção do egresso do fluido para dentro da formação inferior 104b. O aumento da taxa de fluxo pode ser monotônico ou gradual e o aperto do “restringidor” 36 pode ser monotônico ou gradual.

[0051] Uma situação análoga pode ocorrer para o cenário de in- gresso de fluido da Figura 2B caso o aperto exigido do “restringidor” 36 crie uma contrapressão que excede a pressão de projeto do RCD 43 (ver Figura 5 e discussão dela abaixo). Nesse caso, o PLC 75 pode apertar o “restringidor” 36 para a pressão máxima do RCD para negociar instantaneamente a região de alta pressão 110p enquanto deixando pouca ou nenhuma margem e, então, o PLC 75 pode diminuir a taxa de fluxo da bomba aspirante para melhorar gradualmente a margem.

[0052] Alternativamente, o PLC 75 pode diminuir a taxa de fluxo da bomba aspirante 30b enquanto relaxando o “restringidor” 36 em res- posta à detecção do ingresso do fluido na coluna anular. A diminuição da taxa de fluxo pode ser monotônica ou gradual e o relaxamento do “restringidor” pode ser monotônico ou gradual. Alternativamente, a pres- são de projeto da coluna de ascensão 25 pode ser menor do que a pres- são de projeto do RCD, tal que a coluna de ascensão é o ponto fraco no sistema de perfuração 1. Alternativamente, a formação inferior 104b pode ser perfurada desequilibrada a menor e algum ingresso pode ser tolerado.

[0053] Alternativamente, o PLC 75 pode incluir outros fatores no equilíbrio de massa, tal como deslocamento da coluna de perfuração 10 e/ou remoção dos cascalhos. O PLC 75 pode calcular a taxa de pene- tração (ROP) da broca 15 estando em comunicação com o guincho de manobras 9 e/ou a partir de um cálculo de tubo ou um fluxímetro de massa pode ser adicionado na calha dos cascalhos da peneira oscilante 33 e o PLC 75 pode medir diretamente a taxa de massa dos cascalhos. Adicionalmente, o PLC 75 pode monitorar outras questões de instabili- dade, tal como a prisão diferencial e/ou colapso do furo do poço 100 estando em comunicação de dados com a cabeça injetora 5 para rece- ber o torque exercido pela cabeça injetora e/ou velocidade angular do eixo tubular.

[0054] Caso o ajuste do “restringidor” 36 não consiga restaurar o controle da pressão do furo do poço, o PLC 75 pode adotar uma ação de emergência, tal como suspender a perfuração (rotação da coluna de perfuração, bombas de lama e içamento), fechar o BOP anular 42a e abrir a válvula de alta pressão 45a em resposta ao ingresso do fluido ou parar a perfuração (rotação da coluna de perfuração e bomba de lama), fechar o BOP anular e manter ou aumentar o bombeamento do fluido de içamento em resposta ao egresso do fluido.

[0055] A Figura 3A ilustra uma porção de um UMRP 220 de um sis- tema de perfuração marítimo 201, de acordo com outra modalidade da presente invenção. A Figura 3B ilustra um PCA 201p do sistema de per- furação 201. O sistema de perfuração 201 pode incluir a MODU 1m, a sonda 1r, o sistema de manipulação do fluido 1h, um sistema de trans- porte de fluido 201t e um PCA 201p. O PCA 201p pode ser similar ao PCA 1p, exceto que o RCD 43 e o controle de poço 44 (e componentes associados) foram omitidos. O sistema de transporte de fluido 201t pode ser similar ao sistema de transporte de fluido 1, exceto pela adição de um RCD 243 no UMRP 220, conexão de uma extremidade inferior da linha de içamento 27 em uma entrada do RCD 243, ao invés de no cru- zamento de fluxo inferior 41b e a adição de um ou mais sensores de pressão 247a,b.

[0056] O RCD 243 pode ser similar ao RCD 43, exceto pela cone- xão do conjunto de mancal no alojamento usando um fecho ao invés de uma gaxeta e orientação de ambas as vedações do agente absorvedor para vedar contra o tubo de perfuração 10p em resposta à maior pres- são na coluna de ascensão 25 do que no UMRP 220 (seus componen- tes acima do RCD). O alojamento do RCD pode ser conectado na ex- tremidade superior da coluna de ascensão 25 e uma extremidade infe- rior da junta telescópica 23. O alojamento do RCD pode também ser submerso adjacente à linha de água 2s. O sensor de pressão 247a pode ser conectado na linha de içamento 27 entre a válvula de contrapressão 46 e a entrada do RCD e o sensor de pressão 247b pode ser conectado na seção do alojamento superior do RCD 243 acima do conjunto de mancal. Os sensores de pressão 247a,b podem ficar em comunicação de dados com o PLC 75 e o pistão do fecho do RCD pode ficar em comunicação de fluido com o HPU do PLC 75 através de uma interface do RCD e umbilical do RCD 270.

[0057] Alternativamente, o RCD 243 pode ficar localizado acima da linha de água 2s e/ou ao longo do UMRP 220 em qualquer outra locali- zação além de sua extremidade inferior. Alternativamente, o RCD 243 pode ficar localizado em uma extremidade superior do UMRP 220 e a junta telescópica 23 e suporte conectando o UMRP na sonda podem ser omitidos ou a junta telescópica pode ficar travada ao invés de ser omi- tida.

[0058] A operação de perfuração conduzida usando o sistema de perfuração 201 pode ser similar a essa conduzida usando o sistema de perfuração 1, exceto pela trajetória de fluxo do fluido de içamento 60b. O fluido de içamento 60b pode ser injetado no topo da coluna de ascen- são 25 através da entrada do RCD e fluir para baixo da coluna de as- censão até que o fluido de içamento colide 260 com os retornos 60r fluindo para cima do furo do poço 100, dessa maneira formando a mis- tura de retorno 60m. Caso a formação inferior 104b introduza o gás 106, o fluxo descendente do fluido de içamento 60b pode desencorajar a se- paração do gás dos retornos contaminados 61r e a flutuação para cima além da zona de colisão 260 para dentro da coluna de ascensão 25 e ao invés disso encorajar o gás a fluir para dentro da saída do cruza- mento do fluxo superior 41u como parte da mistura de retorno contami- nada 61m.

[0059] Alternativamente, o fluido de içamento 60b pode ser injetado no PCA 201p e a mistura de retorno 60m pode fluir para cima da coluna de ascensão 25 e ser desviada de uma saída do RCD 243. Adicional- mente, para essa alternativa, a linha de içamento 27 pode ser conectada na coluna de ascensão 25 em vários pontos ao longo dele para a loca- lização seletiva da mistura (Figura 5).

[0060] A Figura 4A ilustra uma porção de um UMRP 320 de um sis- tema de perfuração marítimo 301, de acordo com outra modalidade da presente invenção. A Figura 4B ilustra uma porção de uma coluna de ascensão submarino concêntrico 325 do sistema de perfuração 301. A Figura 4C ilustra a conexão da coluna de ascensão concêntrico 325 no PCA 201p.

[0061] O sistema de perfuração 301 pode incluir a MODU 1m, a sonda 1r, o sistema de manipulação de fluido 1h, um sistema de trans- porte de fluido 301t e o PCA 201p. O sistema de transporte de fluido 301t pode incluir a coluna de perfuração 10, o UMRP 320, a coluna de ascensão concêntrico 325, a linha de içamento 27 e a linha de retorno

28. O UMRP 320 pode incluir um desviador (não mostrado, ver 21), uma junta flexível (não mostrada, ver 22), a junta telescópica 23, o tensor (externo) 24, o RCD 243, um tensor interno 324, uma cabeça de veda- ção 342, um cruzamento de fluxo 341 e um compensador da coluna de ascensão 380. Os componentes do UMRP podem ser conectados jun- tos, tal como por conexões com flange.

[0062] A coluna de ascensão concêntrico 325 pode incluir uma co- luna da coluna de ascensão interna 326 disposta de forma concêntrica dentro de uma coluna da coluna de ascensão externa 327, tal que a coluna anular externa 305o é definida entre as colunas da coluna de ascensão. A coluna de perfuração 10 pode se estender através da co- luna da coluna de ascensão interna 326, tal que a coluna anular interna 305i é definida entre a coluna de perfuração e a coluna da coluna de ascensão interna. A coluna da coluna de ascensão interna 326 pode incluir um suspensor 326h, um pistão 326p, juntas do tubo da coluna de ascensão 326r conectadas juntos, tal como por conexões rosqueadas e uma sapata 326s. O pistão 326p e a sapata 326s podem ser conecta- dos, cada um, em uma extremidade respectiva do tubo da coluna de ascensão interno 326r, tal como por uma conexão rosqueada. A coluna da coluna de ascensão externa 327 pode incluir conectores de extremi- dade, juntas do tubo da coluna de ascensão 327r conectadas juntas, tal como por conexões rosqueadas e uma ou mais âncoras 327a-c. Cada conector de extremidade pode ser um flange conectado na extremidade respectiva do tubo da coluna de ascensão externo, tal como por uma conexão rosqueada. Cada âncora 327a-c pode ser interligada com o tubo da coluna de ascensão externo 327p, tal como por uma conexão rosqueada. As âncoras 327a-c podem ser espaçadas ao longo de pelo menos uma porção da coluna da coluna de ascensão externa 327, tal como ao longo de uma porção média e inferior dela (isto é, dois terços inferiores).

[0063] A sapata da coluna de ascensão interno 326s pode incluir um corpo anular transportando um ou mais detentores, tal como blocos de arrasto (somente um mostrado) e um vedador (“packer”). Os blocos de arrasto podem ser carregados por mola e adaptados para engatar um perfil do detentor, tal como uma ranhura, formado em uma superfície interna de cada âncora 327a-c. Cada âncora 327a-c pode incluir um alojamento e um fecho. O vedador da sapata pode incluir um anel do atuador disposto em um recesso formado na superfície externa da sa- pata da coluna de ascensão interno. O anel do atuador pode ser um elemento de duas partes tendo uma ranhura formada em uma superfície externa dele operável para receber um ou mais prendedores, tal como cães (somente um mostrado), de cada fecho de âncora. O engate dos blocos de arrasto com a ranhura do localizador de âncora respectiva pode ocorrer quando o anel do atuador e os cães do fecho de âncora respectivos são alinhados. Cada cão do fecho de âncora pode ser em- purrado para dentro da ranhura do atuador por uma cunha de um atua- dor de âncora respectivo. Cada atuador de âncora pode ainda incluir um conjunto de pistão e cilindro hidraulicamente operado. Cada cunha da âncora pode ser conectada em um pistão do conjunto por uma biela. O engate dos cães de âncora respectivos com o anel do atuador pode conectar longitudinalmente a sapata da coluna de ascensão interno 326s e a âncora 327a-c respectiva.

[0064] O vedador da sapata da coluna de ascensão pode ainda in- cluir um conjunto de vedação tendo uma gaxeta montada por anéis de apoio e disposta no recesso do corpo da sapata. O conjunto de vedação e o anel do atuador podem interagir, tal que quando os cães da âncora respectiva estão em uma posição de travamento com a ranhura do anel do atuador da sapata, a gaxeta da sapata será longitudinalmente com- primida pela ação dos cães separando os elementos do anel do atuador. A expansão radial da gaxeta da sapata pode resultar da sua compres- são e a gaxeta expandida pode vedar contra uma superfície interna de um alojamento da âncora 327a-c respectiva. Cada alojamento da ân- cora pode ter uma ranhura rasa formada em uma superfície interna dela para receber a gaxeta da sapata.

[0065] O corpo da sapata da coluna de ascensão pode ainda ter uma passagem de fluxo formada através dele e uma válvula de contra- pressão. A passagem de fluxo da sapata pode prover a comunicação de fluido entre a coluna anular externa 305o e a coluna anular interna 305i. A válvula de contrapressão da sapata pode ser disposta na pas- sagem e orientada para permitir o fluxo do fluido de içamento 60b atra- vés da passagem da coluna anular externa 305o para a coluna anular interna 305i e para impedir o fluxo inverso dos retornos 60r através da passagem da coluna anular interna para a coluna anular externa.

[0066] O suspensor 326h pode incluir um corpo anular tendo uma porção superior transportando um primeiro vedador, uma porção de manga média e uma porção inferior transportando um segundo vedador. O tensor 324 pode incluir um alojamento tendo uma seção de perfil de fecho superior, uma seção de manga média e uma seção de fecho infe- rior. O segundo vedador do suspensor e o fecho inferior do tensor po- dem incluir componentes similares e interagir em um modo similar ao vedador da sapata da coluna de ascensão e o fecho de âncora respec- tivo. O primeiro vedador do suspensor pode incluir um ou mais prende- dores, tal como chavetas (somente uma mostrada) e o perfil de fecho do tensor pode ser um rasgo de chaveta operável para receber as cha- vetas. O corpo do suspensor pode ter um recesso formado em uma su- perfície externa dele e as chavetas podem ser carregadas por mola em um anel de chaveta disposto no recesso. O primeiro vedador do sus- pensor pode ainda incluir uma gaxeta disposta no recesso. O engate das chavetas e dos rasgos de chaveta pode suportar longitudinalmente o anel da chaveta do tensor, tal que o movimento longitudinal contínuo do suspensor em relação ao tensor pode comprimir a primeira gaxeta do suspensor para engate com a seção do alojamento do tensor supe- rior.

[0067] Uma câmara hidráulica externa pode ser formada entre a porção da manga do suspensor e a porção da manga do tensor e iso- lada pelos tampões expansíveis do suspensor. A porção de manga do tensor pode ter um orifício hidráulico provendo a comunicação de fluido entre a câmara externa e o umbilical do RCD 270 A manga do suspen- sor pode ter um orifício hidráulico provendo a comunicação de fluido entre a câmara hidráulica externa e uma câmara hidráulica interna vari- ável. A câmara interna pode ser formada entre o tubo da coluna de as- censão interno 326r e a porção da manga do suspensor e isolada pelo pistão 326p e uma ou mais vedações transportadas pela porção inferior do corpo do suspensor. Para considerar as mudanças no comprimento da coluna de ascensão interno 326 em relação aa coluna de ascensão externo 327 devido às variações na temperatura, pressão e/ou carrega- mento, a coluna de ascensão interno pode ser tracionado controlando o abastecimento do fluido hidráulico para as câmaras hidráulicas. O fluido hidráulico pode exercer uma força ascendente contra o pistão 326p, dessa maneira tracionando a coluna de ascensão interno 326.

[0068] O compensador da coluna de ascensão 380 pode ser utili- zado para impedir que o deslocamento do fluido causado pela operação do tensor 324 afete o fluxímetro 34r da mistura. O compensador da co- luna de ascensão 380 pode incluir um acumulador 381, uma fonte de gás 382, um regulador de pressão 383, uma linha de fluxo 384, uma ou mais válvulas de fechamento 385, 388 e o sensor de pressão 247a.

[0069] A válvula de fechamento 385 pode ser automática e ter um atuador hidráulico (não mostrado) operável pelo PLC 75 através da co- municação de fluido com a HPU. A válvula de fechamento 385 pode ser conectada em um orifício do RCD 243 e a linha de fluxo 384. A linha de fluxo 384 pode ser um duto flexível, tal como mangueira, e pode também ser conectada no acumulador 381 através de um T de fluxo. O acumu- lador 381 pode armazenar somente um volume do gás comprimido, tal como nitrogênio. Alternativamente, o acumulador pode armazenar am- bos líquido e gás e pode incluir uma divisão, tal como uma bexiga ou pistão, para separar o líquido e o gás. Uma interface de líquido e gás 387 pode ficar na linha de fluxo 384. A válvula de fechamento 388 pode ser disposta em uma linha de ventilação do acumulador 381. O regula- dor de pressão 383 pode ser conectado na linha de fluxo 384 através de um ramal do T. O regulador de pressão 383 pode ser automático e ter um ajustador operável pelo PLC 75 através da comunicação de fluido com a HPU ou a comunicação elétrica com o PLC. Uma pressão esta- belecida do regulador 383 pode corresponder com a pressão estabele- cida do “restringidor” 36 e ambas as pressões estabelecidas podem ser ajustadas em sucessão. A fonte de gás 382 pode também ser conectada no regulador de pressão 383.

[0070] O compensador da coluna de ascensão 380 pode ser ativado abrindo a válvula de fechamento 385. Durante a expansão da coluna de ascensão interno 326, o volume do fluido deslocado pelo movimento ascendente pode fluir através da válvula de fechamento 385 para dentro da linha de fluxo 384, mover a interface do líquido e gás 387 para o acumulador 381 e acomodar o movimento ascendente. A interface 387 pode ou não se mover para dentro do acumulador 381. Durante a con- tração da coluna de ascensão interno 326, a interface 387 pode se mo- ver ao longo da linha de fluxo 384 para longe do acumulador 381, dessa forma substituindo o volume do fluido movido por ele. Alternativamente, o compensador da coluna de ascensão pode ser omitido e o PLC 75 pode ajustar a medição pelo fluxímetro da mistura 34r com base no fluxo do fluido hidráulico para o tensor 324.

[0071] A linha de içamento 27 pode ser conectada em um ramal do cruzamento de fluxo 341. Um sensor de pressão 347 pode ser conec- tado na linha de içamento 27 entre a válvula de contrapressão 46 e o cruzamento de fluxo 341. O cruzamento de fluxo 341 pode prover a co- municação de fluido entre a linha de içamento 27 e a coluna anular ex- terna 305o. O sensor de pressão 347 pode ficar em comunicação de dados com o PLC 75. O cruzamento de fluxo 341 pode ser conectado no conector da extremidade superior da coluna de ascensão externo

327. A cabeça de vedação 342 pode ser conectada no cruzamento de fluxo 341. A cabeça de vedação 342 pode ser um BOP anular incluindo um alojamento, uma gaxeta e um pistão. O alojamento pode ter um ou mais orifícios hidráulicos provendo a comunicação de fluido entre a HPU do PLC e as câmaras hidráulicas respectivas formadas entre o pistão e o alojamento. O pistão pode ser operado para comprimir longitudinal- mente a gaxeta para engate radial contra uma superfície externa do tubo da coluna de ascensão interno, dessa forma isolando o topo da coluna anular externa 305o.

[0072] A operação de perfuração conduzida usando o sistema de perfuração 301 pode ser similar a essa conduzida usando o sistema de perfuração 1, exceto pelas trajetórias de fluxo do fluido de içamento 60b e a mistura de retorno 60m. O fluido de içamento 60b pode ser injetado no topo da coluna anular externa 305o através do cruzamento de fluxo 341 e fluir para baixo na coluna anular externa. O fluido de içamento 60b pode continuar para dentro da passagem da sapata da coluna de as- censão interno e através da válvula de contrapressão e pode misturar com os retornos 60r no fundo da coluna anular interna 305i, dessa ma- neira formando a mistura de retorno 60m. A mistura de retorno 60m pode fluir para cima na coluna anular interna 305i para o UMRP 320. A mistura de retorno 60m pode continuar através do UMRP 320 até alcan- çar o RCD 243. O RCD 243 pode desviar a mistura de retorno 60m para dentro da sua saída e para dentro da linha de retorno 28 conectada a ele.

[0073] A Figura 5 ilustra a seleção de uma localização da sapata da coluna de ascensão interno 326s. A formação inferior 104b pode ter uma janela de perfuração estreita. A tentativa de perfurar a formação inferior 104b usando a sapata da coluna de ascensão interno 326s conectada na âncora inferior 327c (ilustrada pela linha tracejada) exigiria que a contrapressão excedesse a pressão de projeto do RCD (também co- nhecida como máxima). A conexão da sapata da coluna de ascensão interno 326s na âncora superior 327a reduz a contrapressão exigida de- vido à maior pressão hidrostática exercida pelo comprimento maior da coluna de retornos (linha sólida) antes da redução da densidade pelo fluido de içamento 60b. A redução na contrapressão exigida permite a perfuração da formação inferior 104b dentro da capacidade do RCD

243. A seleção da localização da sapata e a instalação da coluna de ascensão interno 326 podem ocorrer antes do começo da operação de perfuração.

[0074] Caso a formação inferior 104b introduza o gás 106, a pre- sença da coluna de ascensão interno 326 em pelo menos a porção su- perior da coluna de ascensão externo 327 pode servir para aumentar a taxação da pressão da coluna de ascensão concêntrico 325 devido ao diâmetro reduzido da coluna de ascensão interno. A espessura da pa- rede da coluna de ascensão interno pode também ser aumentada em relação aa coluna de ascensão externo. Adicionalmente, a coluna anu- lar interna 305i pode também servir como uma passagem estrangulada para limitar o fluxo do gás através dela.

[0075] As Figuras 6A e 6B ilustram um sistema de perfuração marí- timo 401, de acordo com outra modalidade da presente invenção. O sis- tema de perfuração 401 pode incluir a MODU 1m, a sonda 1r, o sistema de manipulação de fluido 401h, um sistema de transporte de fluido sem tubo ascendente 401t e um PCA sem tubo ascendente 401p. O sistema de perfuração 401 pode utilizar o fluido de içamento 460, tal como um gás (isto é nitrogênio) ou mistura gasosa (isto é, névoa ou espuma).

[0076] O sistema de manipulação de fluido 401h pode incluir a bomba de lama 30d, um recipiente de içamento 431, um separador de fluido, tal como um separador de lama e gás 432, a peneira oscilante 33, o fluxímetro 34d, uma válvula de controle de fluxo 433, um ou mais sensores de pressão 35d, 435b,t, um compressor de transferência 437 e uma unidade de produção de nitrogênio (NPU) 438. A NPU 438 pode incluir um compressor de ar, um resfriador, um desembaçador, um aquecedor, um filtro de particulado, uma membrana e um compressor auxiliar. O compressor de ar pode receber o ar ambiente e descarregar ar comprimido para o resfriador. O resfriador, o desembaçador e o aque- cedor podem condicionar o ar para o tratamento pela membrana. A membrana pode incluir fibras ocas que permitem que o oxigênio e o va- por de água permeiem por uma parede da fibra e conduzam o nitrogênio através da fibra. Uma sonda de oxigênio (não mostrada) pode monitorar e garantir que o nitrogênio produzido satisfaça uma pureza predetermi- nada. O compressor auxiliar pode comprimir o nitrogênio que sai da membrana para armazenamento no tanque de içamento 431.

[0077] Cada sensor de pressão 35d, 435b,t pode ficar em comuni- cação de dados com o PLC 75. O sensor de pressão 435t pode ser conectado no tanque de içamento 431. O PLC 75 pode monitorar a pres- são no tanque de içamento 431 e ativar a NPU 438 caso o tanque de içamento precise de carregamento. O sensor de pressão 435b pode ser conectado na linha de içamento 27 a jusante da válvula de controle de fluxo 433. A válvula de controle de fluxo 433 pode ser conectada em uma saída do tanque de içamento 431 e a linha de içamento 27 pode ser conectada na válvula de controle de fluxo. A linha de içamento 27 pode se estender da MODU 1m para um piano de válvulas de mistura 440 do PCA 401p. O PLC 75 pode monitorar e controlar a taxa de fluxo do fluido de içamento 460b transportado através da linha de içamento 27 usando a válvula de controle de fluxo 433. A válvula de controle de fluxo 433 pode incluir um orifício ajustável ou gargalo Venturi e um atu- ador para ajustar o orifício/gargalo. O atuador pode ser operado pelo PLC 75 através da comunicação hidráulica com a HPU. Alternativa- mente, o atuador pode ser elétrico ou pneumático. O tanque de iça- mento 431 pode ser mantido em uma pressão suficientemente maior do que a pressão do piano de válvulas de mistura 440 para o fluxo sônico através da válvula de controle de fluxo 433. O PLC 75 pode então cal- cular a taxa de fluxo de massa do fluido de içamento 460b usando a área do orifício/gargalo da válvula de controle de fluxo 433.

[0078] O sistema de transporte de fluido sem tubo ascendente 401t pode incluir a coluna de perfuração 10, a linha de içamento 27 e a linha de retorno 28. O PCA sem tubo ascendente 401p pode incluir o adapta- dor da cabeça de poço 40, um ou mais cruzamentos de fluxo 41u,b, um ou mais conjuntos de preventores (BOPs) 42a,u,b, o RCD 243, a câ- mara estanque de controle 76, um ou mais acumuladores (não mostra- dos), um fluxímetro submarino 434, um “restringidor” submarino 436 e o piano de válvulas de mistura 440. Alternativamente, o RCD 43 pode ser usado ao invés do RCD 243.

[0079] O fluxímetro submarino 434, o “restringidor” submarino 436 e os sensores de pressão 447a,b podem ser montados como parte do piano de válvulas de mistura 440. O fluxímetro submarino 434 pode ser um fluxímetro de massa, tal como um fluxímetro Coriolis e pode ficar em comunicação de dados com o PLC 75 através da câmara estanque 76 e o umbilical 70. O fluxímetro submarino 434 pode ficar localizado no piano de válvulas de mistura 440 adjacente à saída do RCD e pode ser operável para monitorar a taxa de fluxo dos retornos 60r. O “restringidor” submarino 436 pode ficar localizado no piano de válvulas de mistura 440 entre o fluxímetro submarino 434 e a linha de içamento 27. O “restringi- dor” submarino 436 pode ser fortificado para operar em um ambiente onde os retornos 60r podem incluir sólidos, tal como cascalhos. O “res- tringidor” submarino 436 pode incluir um atuador hidráulico operado pela HPU do PLC (através da câmara estanque 76 e o umbilical 70) para manter a contrapressão na cabeça de poço 50.

[0080] Alternativamente, um fluxímetro volumétrico submarino pode ser usado no lugar do fluxímetro de massa. Alternativamente, o atuador do restringidor pode ser elétrico ou pneumático. Alternativamente, o “restringidor” 36 da MODU pode ser usado ao invés do “restringidor” submarino 436.

[0081] O piano de válvulas de mistura 440 pode ser conectada na saída do RCD, na linha de içamento 27 e na linha de retorno 28. Os sensores de pressão 447a,b podem ficar localizados no piano de válvu- las de mistura 440 em uma posição montando o “restringidor” submarino

436. Cada sensor de pressão 447a pode ficar em comunicação de da- dos com o PLC 75 através da câmara estanque 76 e o umbilical 70. A linha de retorno 28 pode se estender do piano de válvulas de mistura 440 para uma entrada do MGS 432 a bordo da MODU 1m. O MGS 432 pode ser vertical, horizontal ou centrífugo e pode ser operável para se- parar o fluido de içamento 460b da mistura de retorno 460m. O fluido de içamento 460b separado pode ser suprido para uma entrada do com- pressor auxiliar 437. O compressor auxiliar 437 pode descarregar o flu- ido de içamento 460b separado para o recipiente de içamento 431. Al- ternativamente, o fluido de içamento separado pode ser queimado ou ventilado para a atmosfera. Os retornos 60r separados podem ser su- pridos para a peneira oscilante 33.

[0082] A operação de perfuração conduzida usando o sistema de perfuração 401 pode ser similar a essa conduzida usando o sistema de perfuração 1, exceto pelo fluido de içamento gasoso 460b, as trajetórias de fluxo do fluido de içamento 460b e a mistura de retorno 460m e a monitoração do equilíbrio de massa pelo PLC 75. Os retornos 60r po- dem fluir do furo do poço 100, através da cabeça de poço 50 e para dentro do PCA 401p. Os retornos 60r podem continuar através do PCA 401p e ser desviados pelo RCD 243 para uma saída do mesmo. Os retornos 60r podem continuar através do fluxímetro de massa subma- rino 434 e o “restringidor” submarino 436 e para dentro de uma câmara de mistura do piano de válvulas 440. Desde que a taxa de fluxo de massa dos retornos 60r pode ser medida a montante da mistura, a ne- cessidade da taxa de fluxo do fluido de içamento para o PLC 75 executar o equilíbrio de massa pode ser eliminada.

[0083] O fluido de içamento 460b pode ser injetado na linha de iça- mento 27 do recipiente de içamento 431. O fluido de içamento 460b pode continuar através da válvula de contrapressão 46 e pode misturar com os retornos 60r no piano de válvulas de mistura 440, dessa forma formando a mistura de retorno 460m. A mistura de retorno 460m pode fluir para cima da linha de retorno 28 para o MGS 432 para sua recicla- gem.

[0084] Alternativamente, a linha de içamento 27 pode ser conectada na linha de retorno 28 em vários pontos ao longo dela para a localização seletiva da mistura (Figura 5). Alternativamente, uma coluna de ascen- são pode ser adicionado no sistema de perfuração 401 para fluido de barreira (Figura 1B). Alternativamente, uma coluna de ascensão pode ser adicionado no sistema de perfuração 401, no RCD 243 localizado no UMRP e o fluido de içamento 460b injetado para baixo da coluna de ascensão ao invés de na linha de içamento 27 para mistura de fluxo contrário (Figura 3B). Nessa alternativa de fluxo contrário, a mistura 460m fluiria através do fluxímetro submarino 434 e “restringidor” 436 ao invés dos retornos 60r. Alternativamente, o fluido de içamento 60b pode ser usado com o sistema de perfuração 401 ao invés do fluido de iça- mento 460b.

[0085] A Figura 6C ilustra um lubrificante 450 para uso com o sis- tema de perfuração 401. O PCA 401p pode ainda incluir o lubrificante 450 conectado no topo do RCD 243, tal como por uma conexão com flange. O lubrificante 450 pode incluir uma válvula de fechamento 451, um alojamento de ferramenta 452, um cruzamento de fluxo 453, uma cabeça de vedação 454 e um guia de aterrissagem 455. Os componen- tes do lubrificante 451 a 455 podem incluir, cada um, um alojamento tendo um furo longitudinal através deles e podem ser conectados, cada um, tal como por flanges, tal que um furo contínuo é mantido através deles. O furo pode ter diâmetro contínuo livre, correspondendo com o diâmetro contínuo livre da cabeça de poço 50. O alojamento de ferra- menta 452 pode ter um comprimento correspondendo com um compri- mento combinado do BHA 10b e o conjunto de mancal do RCD 243r. A cabeça de vedação 454 pode ser similar à cabeça de vedação 352. Um ramal do cruzamento de fluxo 453 pode ser conectado em um tanque de refugo ou equipamento de tratamento de refugo (não mostrado) a bordo da MODU 1m por uma linha de refugo 428. Uma válvula de fe- chamento 445 pode ser disposta na linha de refugo 428.

[0086] Cada válvula de fechamento 445, 451 pode ser automati- zada e ter um atuador hidráulico operável pela câmara estanque de con- trole 76 através de um tubo de ponte 470. Alternativamente, os atuado- res de válvula podem ser elétricos ou pneumáticos. A válvula da linha de refugo 445 pode ficar normalmente fechada e a válvula do aloja- mento 451 pode ficar normalmente aberta durante a operação de perfu- ração. A cabeça de vedação 454 pode ser normalmente desengatada do tubo de perfuração 10p durante a operação de perfuração. O pistão da cabeça de vedação pode também ser operado pela câmara estanque de controle 76 através do tubo de ponte 470.

[0087] O lubrificante 450 pode ser usado para lavar o BHA 10b e o conjunto de mancal 243r durante a manobra da coluna de perfuração

10 para a MODU 1m depois que a perfuração da formação inferior 104b foi concluída ou se a manutenção do BHA 10b ou RCD 243 precisa ser executada. A coluna de perfuração 10 pode ser recuperada do furo do poço 100 até que o BHA 10b alcance o PCA 401p. Depois que o BHA 10b está próximo do RCD 243, o conjunto de mancal 243r pode ser solto do alojamento do RCD. O BHA 10b pode então transportar o conjunto de mancal 243r à medida que a recuperação da coluna de perfuração 10 continua. Depois que o BGA 10b e o conjunto de mancal 243r estão localizados no alojamento da ferramenta 452, a válvula de fechamento do alojamento 451 pode ser fechada, a cabeça de vedação 454 enga- tada com o tubo de perfuração 10p e a válvula da linha de refugo 445 aberta.

[0088] O fluido de lavagem 460w pode ser bombeado para baixo da coluna de perfuração 10 e sair na broca 15. O fluido de lavagem 460w pode ser compatível com o ambiente, tais como água do mar, inibidor de hidratos ou uma mistura dos dois. O fluido de lavagem 460w pode descarregar o fluido de perfuração 60d da coluna de perfuração 10 e lavar o resíduo de retorno do BHA 10b e do conjunto de mancal 243r. O fluido de lavagem gasto 461w pode ser descarregado do alojamento da ferramenta 452 para dentro da linha de refugo 428 através do ramal de cruzamento de fluxo. O fluido de lavagem gasto 461w pode continuar para a MODU 1m através da linha de refugo 428 para tratamento ou descarte. Depois que a operação de lavagem está completa, a cabeça de vedação 454 pode ser desengatada do tubo de perfuração 10p e a válvula da linha de refugo 445 fechada. A recuperação da coluna de perfuração 10 para a MODU 1m pode então continuar.

[0089] Alternativamente, a válvula de fechamento do alojamento 451 pode ser omitida e um dos BOPs 42a,u,b fechado ao invés de lavar o BHA.

[0090] A Figura 6D ilustra um PCA 471p alternativo para uso com o sistema de perfuração 401. O PCA 471p pode ser similar ao PCA 401p, exceto que as localizações do “restringidor” submarino 436 e fluxímetro submarino 434 no piano de válvulas de mistura 440 foram trocadas e uma linha de desvio do “restringidor” foi conectada no piano de válvulas de mistura 447a e cruzamentos de fluxo 41u,b.

[0091] As Figuras 7A e 7B ilustram um sistema de perfuração marí- timo, de acordo com outra modalidade da presente invenção. O sistema de perfuração 501 pode incluir a MODU 1m, a sonda 1r, o sistema de manipulação de fluido 501h, um sistema de transporte de fluido 501t e um PCA 501p. O sistema de manipulação de fluido 501h pode incluir as bombas 30b,d,t, os tanques de fluido 31b,d, a centrífuga 32, a peneira oscilante 33, o sensor de pressão 35d e uma linha de retorno 528. Uma primeira extremidade da linha de retorno 528 pode ser conectada em uma saída do desviador 21 e uma segunda extremidade da linha de retorno 528 pode ser conectada em uma entrada da peneira oscilante

33.

[0092] O PCA 501p pode incluir o adaptador da cabeça de poço 40, os cruzamentos de fluxo 41u,b, um cruzamento de fluxo 541, os BOPs 42a,u,b, o RCD 243, a câmara estanque de controle 76, os acumulado- res, o LMRP, um fluxímetro submarino 434, um “restringidor” submarino 436, um carretel de desvio 540 e o receptor 546. Alternativamente, o RCD 43 pode ser usado ao invés do RCD 243. O sistema de transporte de fluido 501t pode incluir a coluna de perfuração 10, o UMRP 20, a coluna de ascensão submarino 25 e a linha de içamento 27.

[0093] O cruzamento de fluxo 541 pode ser conectado no receptor 546 e em uma extremidade superior do RCD 243. A linha de desvio 540 pode ser conectada na saída do RCD e em um ramal do cruzamento de fluxo 541. Uma extremidade inferior da linha de içamento 27 pode tam- bém ser conectada em um ramal do cruzamento de fluxo 541. Os sen- sores de pressão 447a,b podem ficar localizados na linha de desvio 540 em uma posição montando o “restringidor” submarino 436. Cada sensor de pressão 447a pode ficar em comunicação de dados com o PLC 75 através da câmara estanque 76 e o umbilical 70. O fluxímetro submarino 434, o “restringidor” submarino 436 e os sensores de pressão 447a,b podem ser montados como parte da linha de desvio 540. O fluxímetro submarino 434 pode ficar localizado na linha de desvio 540 adjacente à saída do RCD e pode ser operável para monitorar a taxa de fluxo dos retornos 60r. O “restringidor” submarino 436 pode ficar localizado na li- nha de desvio a jusante do fluxímetro 434.

[0094] Alternativamente, as localizações do fluxímetro 434 e “res- tringidor” 436 no carretel de desvio 540 podem ser trocadas. Alternati- vamente, um fluxímetro volumétrico submarino pode ser usado ao invés do fluxímetro de massa. Alternativamente, o atuador do restringidor pode ser elétrico ou pneumático. Alternativamente, o “restringidor” 36 da MODU pode ser usado no lugar do “restringidor” submarino 436.

[0095] A operação de perfuração conduzida usando o sistema de perfuração 501 pode ser similar a essa conduzida usando o sistema de perfuração 1, exceto pelas trajetórias de fluxo do fluido de içamento 60b e da mistura de retorno 60m e a monitoração do equilíbrio de massa pelo PLC 75. Os retornos 60r podem fluir do furo do poço 100, através da cabeça de poço 50 e para dentro do PCA 501p. Os retornos 60r po- dem continuar através do PCA 501p e ser desviados pelo RCD 243 para dentro da linha de desvio 540. Os retornos 60r podem continuar através do fluxímetro de massa submarino 434 e o “restringidor” submarino 436 e sair da linha de desvio dentro da porção superior do PCA 501p. Desde que a taxa de fluxo de massa dos retornos 60r pode ser medida a mon- tante da mistura, a necessidade da taxa de fluxo do fluido de içamento para o PLC 75 executar o equilíbrio de massa pode ser eliminada.

[0096] O fluido de içamento 60b pode ser injetado na linha de iça- mento 27 pela bomba aspirante 30b. O fluido de içamento 60b pode continuar através da válvula de contrapressão 46 e pode misturar com os retornos 60r na porção superior do PCA, dessa maneira formando a mistura de retorno 60m. A mistura de retorno 60m pode fluir para cima da coluna de ascensão 25 para o desviador 21. A mistura de retorno 60m pode fluir para dentro da linha de retorno 528 através da saída do desviador. Os retornos podem continuar para a peneira oscilante 33 e ser processados por meio dela para remover os cascalhos.

[0097] Alternativamente, a linha de içamento 27 pode ser conectada na coluna de ascensão 25 em vários pontos ao longo dela para a loca- lização seletiva da mistura (Figura 5). Alternativamente, o piano de vál- vulas de mistura 440 e a linha de retorno 28 podem ser usadas ao invés da linha de retorno 528 e do carretel de desvio 540 e da coluna de as- censão 25 usados para o fluido de barreira (Figura 1B) ou omitidos. Al- ternativamente, o RCD 243 pode ficar localizado no UMRP e o fluido de içamento 60b injetado para baixo da coluna de ascensão 25 ao invés da linha de içamento 27 para mistura em fluxo contrário (Figura 3B). Nessa alternativa de fluxo contrário, a mistura 60m fluiria através do fluxímetro submarino 434 e “restringidor” 436 ao invés dos retornos 60r.

[0098] Alternativamente, o fluxímetro submarino 434 e/ou “restringi- dor” submarino 436 pode ser usado em qualquer um dos outros siste- mas de perfuração 1, 201, 301, ao invés do fluxímetro 34r da MODU respectiva e/ou “restringidor” 36 da MODU. Alternativamente, o fluido de içamento gasoso 460b pode ser usado em qualquer um dos outros sis- temas de perfuração 1, 201, 301, 501, ao invés do fluido de içamento 60b.

[0099] Embora o precedente seja direcionado para modalidades da presente invenção, outras modalidades e adicionais da invenção podem ser planejadas sem se afastar do seu escopo básico e o seu escopo é determinado pelas reivindicações que seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de perfuração de um furo do poço submarino (100), caracterizado pelo fato de que compreende: perfurar o furo do poço injetando fluido de perfuração (60d) atra vés de uma coluna tubular (10) estendida para dentro do furo do poço a partir de uma unidade de perfuração marítima (ODU) (1m) e girar uma broca (15) disposta no fundo da coluna tubular, em que: o fluido de perfuração sai da broca e transporta os cascalhos da broca, e os retornos (60r) fluem para um fundo (2f) do mar através da coluna anular (105) definida por uma superfície externa da coluna tubular e uma superfície interna do furo do poço, e enquanto perfurando o furo do poço: misturar o fluido de içamento (60b) com os retornos em uma taxa de fluxo proporcional à taxa de fluxo do fluido de perfuração, dessa maneira formando uma mistura de retorno (60m), em que: o fluido de içamento tem uma densidade menor do que a densidade do fluido de perfuração, a mistura de retorno tem uma densidade menor do que a densidade do fluido de perfuração, os retornos fluem do fundo do mar através de uma cabeça de poço submarina (50) e para um conjunto de controle de pressão (PCA) (1p) conectado à cabeça de poço submarina, uma coluna de ascensão submarino (25) é conectada no PCA e conectada na ODU por um pacote de coluna de ascensão submarino superior (UMRP) (20),

o fluido de içamento é misturado com os retornos pela injeção dentro do UMRP e para baixo da coluna de ascensão submarino, e a mistura de retorno flui para a ODU através de uma linha de retorno (28); medir a taxa de fluxo dos retornos ou da mistura do retorno; e comparar a taxa de fluxo medida com a taxa de fluxo do fluido de perfuração para garantir o controle de uma formação sendo perfurada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a coluna de ascensão submarino é uma coluna de ascensão externa, uma coluna de ascensão interna é disposta na coluna de ascensão externa e se estende do UMRP para o PCA ao longo de pelo menos uma porção da coluna de ascensão externa, o fluido de içamento é transportado para baixo em uma coluna anular externa formada entre as colunas ascendentes, o fluido de içamento é misturado com os retornos em uma sapata da coluna de ascensão interna, e a linha de retorno é uma coluna anular interna formada entre a coluna de ascensão interna e a coluna tubular.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda localizar seletivamente a sapata da coluna de ascensão interna ao longo da coluna de ascensão externa.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que: a taxa de fluxo medida é a taxa de fluxo da mistura de retorno,

a taxa de fluxo é medida usando um fluxímetro de massa localizado a bordo da ODU, e a taxa de fluxo do fluido de içamento é incluída na comparação.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que: os retornos ou a mistura de retorno fluem através de uma válvula de contrapressão variável, e o método ainda compreende ajustar a válvula de contrapressão variável em resposta à comparação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda ajustar a taxa de fluxo do fluido de içamento em resposta à comparação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o fluido de perfuração é lama, e o fluido de içamento é um líquido de base da lama.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que: a lama é baseada em óleo, e o método ainda compreende separar a mistura de retorno em lama e óleo de base e reciclar a lama e o óleo de base separados enquanto perfurando o furo do poço.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que: a densidade do fluido de içamento é menor do que a densidade da água do mar, e a densidade da mistura de retorno corresponde com a densidade da água do mar.