BR112014020630B1 - método para separar um tubo ascendente - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA SEPARAR UM TUBO ASCENDENTE. Um método de separar um tubo ascendente, compreendendo prover um tubo ascendente tendo uma superfície interna e uma externa, uma circunferência de dita superfície externa, um eixo geométrico longitudinal e uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; radialmente circundar dito tubo ascendente com um material explosivo conformado em carga, em que dito material explosivo de carga perfilada é capaz de gerar um jato de plasma de alta-velocidade, em resposta a um sinal de ativação e em que dito material explosivo compreende uma camada eletricamente condutiva, transmitir dito sinal de ativação para dito material explosivo; gerar dito jato de plasma de alta-velocidade; e separar dito tubo ascendente em uma primeira parte, compreendendo dita primeira extremidade, e uma segunda parte compreendendo dita segunda extremidade, quando dito jato de plasma de alta-velocidade penetra em dita superfície externa de dito tubo ascendente e deixa dita superfície interna de dito tubo ascendente.
Description
[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. No. 61/601.874, depositado em 22 de fevereiro de 2012, que é incorporado aqui por referência.
[0002] A invenção é dirigida para um método para separar um tubo ascendente, particularmente quando o tubo ascendente é um tubo ascendente conectando uma cabeça de poço submarina a um vaso flutuante.
[0003] A Patente U.S. No. 5.253.585 descreve que uma carga principal de explosivo é posicionada simetricamente próxima de um membro tubular, formando uma passagem, tal como uma unidade de tubo de poço. A carga é afastada para fora radialmente do membro e é acoplada nele por um meio denso, tal como solo, que é adaptado para transferir a energia explosiva produzida para o membro tubular, na forma de um pulso de pressão aplicado pelo meio. As cargas de iniciação são supridas na superfície eterna da carga principal, para iniciar uma onda detonação dirigida ao membro tubular. Uma camada de meio denso é provida para confinar a superfície não acoplada da carga e retardar a ventilação dos gases explosivos para longe do membro tubular. No resultado final, são aplicados pulsos de pressão concentrados e convergentes ao membro tubular na detonação, para fazer com que ele seja simetricamente encrespado para restringir a passagem. A Patente U.S. No. 5.253.585 é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[0004] A Patente U.S. No. 7.779.760 descreve uma unidade de carga conformada, que compreende um alojamento, primeira carga conformada, uma carga relé conformada em onda e uma segunda carga conformada, localizada dentro do alojamento. A unidade é configurada de modo que um primeiro elemento ativo, formado por iniciação da primeira carga conformada, causa a detonação da carga relé conformada em onda que, por sua vez, causa iniciação da segunda carga conformada para formar um segundo elemento ativo. O primeiro elemento ativo move-se além de uma segunda extremidade do alojamento, para provocar a avaria de um primeira espécie a um alvo externo e o segundo elemento ativo também move-se além da segunda extremidade para provocar avaria de uma segunda espécie ao alvo. As cargas perfiladas são conhecidas na arte e a Patente U.S. No. 7.779.760 é um exemplo. A Patente U.S. No. 7.779.76 é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[0005] Há necessidade na arte de um ou mais dos seguintes: Sistemas e métodos aperfeiçoados para cortar tubos ascendentes; Sistemas e métodos aperfeiçoados para remotamente cortar tubos ascendentes; Sistemas e métodos aperfeiçoados para remotamente cortar tubos ascendentes, quando os tubos ascendentes são tubos ascendentes conectando um vaso flutuante a uma cabeça de poço submarina.
[0006] A invenção provê um método de separar um tubo ascendente, compreendendo prover um tubo ascendente tendo uma superfície interna e uma externa, uma circunferência de dita superfície externa, e uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; radialmente circundar dito tubo ascendente com um material de carga perfilada em explosivo, em que dito material de carga perfilada em explosivo é capaz de gerar um jato de plasma de alta-velocidade, em resposta a um sinal de ativação e em que dito material explosivo compreende uma camada eletricamente condutiva; transmitir dito sinal de ativação para dito material explosivo; gerar dito jato de plasma de alta-velocidade; e separar dito tubo ascendente em uma primeira parte, compreendendo dita primeira extremidade, e uma segunda parte, compreendendo dita segunda extremidade, quando dito jato de plasma de alta velocidade penetra em dita superfície externa de dito tubo ascendente e sai de dita superfície interna de dito tubo ascendente.
[0007] De modo que os detalhes e vantagens da presente invenção possam ser entendidos em detalhes, uma descrição mais particular da invenção pode ser realizada por referência a suas formas de realização, que são ilustradas nos desenhos anexos. Estes desenhos são usados para ilustrar somente formas de realização típicas desta invenção e não são para ser considerados limitantes de seu escopo, visto que a invenção pode admitir outras formas de realização igualmente eficazes. As figuras não são necessariamente em escala e certos detalhes e certas vistas das figuras podem ser mostrados exagerados em escala ou em esquemático, no interesse da clareza e concisão.
[0008] A Figura 1 é um diagrama esquemático representando uma forma de realização da ferramenta de corte de tubo ascendente, posicionada acima de um reservatório submarino.
[0009] As Figuras 2A, 2B e 2C representam uma forma de realização da ferramenta de corte de tubo ascendente.
[00010] Esta invenção provê uma maneira de desconectar uma estrutura de superfície do BOP de coluna, localizado em uma cabeça de poço. Um sistema de desconexão hidráulico é normalmente usado para esta desconexão, porém se o ângulo do tubo ascendente for maior do que 3 %, então o sistema hidráulico não se desconectará. Isto resultaria na incapacidade de desconectar a estrutura de superfície do BOP de coluna e da oca de poço, o que provavelmente resultaria em avaria do BOP de coluna. Esta invenção trata deste problema e provê a capacidade de desconectar o tubo ascendente do BOP de coluna, cortando o tubo ascendente com uma ferramenta de corte vertical de tubo ascendente.
[00011] Formas de realização presentemente preferidas da invenção são mostradas nas figuras acima identificadas e discretas em detalhes abaixo. As formas de realização podem ser descritas com referência a certos detalhes e técnicas para uso em poços em um ambiente submarino.
[00012] A Figura 1 representa uma forma de realização da ferramenta de corte de tubo ascendente 626, posicionada próximo do local de poço 601. O tubo ascendente 602 é fluidicamente conectado à estrutura de superfície 604.
[00013] A estrutura de superfície 604 flutua sobre o mar 606. A estrutura de superfície 604 pode ser, por exemplo, uma plataforma de águas profundas, um semissubmersível, um TLP, um FPSO, um sistema de armazenagem temporária ou permanente, um vaso, um aparelho de contenção ou um separador que separe componentes de fluido, tais como gás e líquido etc.
[00014] Oposto à estrutura de superfície 604, o tubo ascendente 602 é fluidicamente conectado à ferramenta de corte de tubo ascendente 626. A ferramenta de corte vertical de tubo ascendente 626 compreende explosivos que circundam o tubo ascendente, para possibilitar o corte do tubo ascendente. A ferramenta de corte de tubo ascendente pode também ter conjuntos separados de explosivos, que circundam as linhas de corte, de obstrução e quaisquer outras presentes ao longo do lado externo do tubo ascendente. Estas linhas podem ser separadas do ou fazer parte do lado externo do tubo ascendente. O tubo ascendente estende-se de além da ferramenta de corte de tubo ascendente 626 até uma coluna de controlador preventivo de erupção (BOP) 612. O revestimento 614 é um tubo ascendente fluidicamente conectado à coluna BOP 612. A coluna BOP 612 pode ser localizada na ou acima da linha de lama 618. A coluna BOP 612 pode ser qualquer coluna BOP que é conhecida na arte e comercialmente disponível, tal como aquelas providas por Cameron, Vetco-Gray, Patterson, Hydril etc. e descritas, por exemplo, na Patente U.S. No. 7.410.003, aqui incorporada por referência em sua totalidade. O fluido pode escoar do reservatório 616 através do revestimento 614, em direção à superfície, na direção marcada pela seta 620.
[00015] Durante a perfuração ou operações de intervenção, a coluna de trabalho 622 pode estender-se da estrutura de superfície 604 até o revestimento 614. A coluna de trabalho 622 é contida dentro do tubo ascendente 2 e passa através da ferramenta de corte vertical de tubo ascendente 626 e coluna de BOP 612.
[00016] Pode ser desejado terem-se múltiplas ferramentas de corte vertical de tubo ascendente 626 instaladas entre o tubo ascendente 602 e a coluna de BOP 612. Uma segunda ferramenta de corte de tubo ascendente 626 pode ser incluída para redundância. Pode ser desejável instalar diversos conjuntos de ferramentas de corte de tubo ascendente 600 para aumentar a flexibilidade do projeto. A ferramenta de corte de tubo ascendente 626 pode ser instalada quando as operações de perfuração começam e deixadas no poço indefinidamente e podem ser removidas somente quando o poço é desativado ou quando certas partes da ferramenta de corte de tubo ascendente 626 necessitam ser reparadas ou substituídas.
[00017] A Fig. 2 provê uma vista esquemática dos internos de uma forma de realização da ferramenta de corte de tubo ascendente 600. A Figura 2A representa uma seção de tubo ascendente 210 com uma ferramenta de corte de tubo ascendente 220 instalada. Como pode ser visto pela figura, a ferramenta de corte de tubo ascendente também inclui seções que circundam as linhas de obstrução, corte e reforço externa ao tubo ascendente.
[00018] A Figura 2B representa uma forma de realização de uma ferramenta de corte de tubo ascendente. A figura mostra o local dos explosivos 230 na ferramenta de corte de tubo ascendente. A Figura 2C é uma vista explodida da mesma ferramenta de corte de tubo ascendente, mostrando como ela poderia ser construída, para permitir fácil instalação em um tubo ascendente.
[00019] Em uma forma de realização, é descrito um método de separar um tubo ascendente, compreendendo prover um tubo ascendente tendo uma superfície interna e uma externa, uma circunferência de dita superfície externa, um eixo geométrico longitudinal e uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; radialmente circundar dito tubo ascendente, com um material explosivo, em que dito material explosivo é capaz de gerar um jato de plasma de alta velocidade, em resposta a um sinal de ativação, e em que dito material explosivo compreende uma camada eletricamente condutiva; transmitir dito sinal de ativação para dito material explosivo; gerar dito jato de plasma de alta velocidade; e separar dito tubo ascendente em uma primeira parte, compreendendo dita primeira extremidade e uma segunda parte compreendendo dita segunda extremidade, quando dito jato de plasma de alta velocidade penetra em dita superfície externa de dito tubo ascendente e deixa dita superfície interna de dito tubo ascendente. Em algumas formas de realização, o método também inclui prender dita primeira extremidade de dito tubo ascendente. Em algumas formas de realização, o método também inclui completar um circuito elétrico ao longo de dita camada eletricamente condutiva de dito material explosivo. Em algumas formas de realização, o método também inclui prover um mitigador de choque e ativar dito mitigador de choque, antes de dita geração de dita etapa de jato de plasma de alta velocidade. Em algumas formas de realização, o mitigador de choque é uma cortina de bolhas formada injetando-se um gás inerte dentro de um fluido. Em algumas formas de realização, o método também inclui permitir que dita segunda parte de dito tubo ascendente desloque-se para longe de dita primeira parte. Em algumas formas de realização, o tubo ascendente é posicionado acima de um local de poço, em que dito local de poço compreende um poço escoando um fluido produzido em uma primeira taxa e um dispositivo de controle de fluxo conectado a dito poço. Em algumas formas de realização, o método também inclui fechar dito dispositivo de controle de fluxo após dita segunda parte de dito tubo ascendente ter-se deslocado para longe de dita primeira parte. Em algumas formas de realização, o dispositivo de controle de fluxo é um aríete do controlador preventivo de erupção.
[00020] Em algumas formas de realização, o método inclui prover um alojamento de cotenção circundando o material explosivo, em que o alojamento de contenção pode suportar a geração de dita etapa de jato de plasma de alta velocidade, sem ser substancialmente danificado. Em algumas formas de realização, o método inclui utilizar material explosivo na forma de uma carga linear. Em algumas formas de realização, o método inclui empregar material explosivo na forma de cargas perfiladas. As cargas lineares ou conformadas podem ser qualquer tipo de carga conhecido de uma pessoa de habilidade comum na arte. Em algumas formas de realização, o método inclui localizar o material explosivo em um portador de carga independente. O portador pode ser feito de qualquer material, porém é preferivelmente feito de um material composto. Em algumas formas de realização, as cargas perfiladas podem ser localizadas em mais do que um plano geométrico perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente. Em algumas formas de realização, as cargas perfiladas podem ser posicionadas em um ângulo de modo que o jato de plasma de alta velocidade contate a superfície externa do tubo ascendente em um ângulo que não é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente. Em algumas formas de realização, as cargas perfiladas podem ser posicionadas em um ângulo, de modo que o jato de plasma de alta velocidade contate a superfície externa do tubo ascendente em um ângulo com o eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente de 45 a 89 graus.
[00021] Em outra forma de realização, é descrita uma ferramenta de corte de tubo ascendente para separar um tubo ascendente, incluindo: um tubo ascendente tento uma superfície interna e uma externa, uma circunferência de dita superfície externa, um eixo geométrico longitudinal e uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; um material explosivo, dito material explosivo radialmente circundando dito tubo ascendente; um portador de carga independente, em que pelo menos uma parte de dito material explosivo é contida dentro de dito portador de carga; e um disparador adaptado para remeter um sinal de ativação para dito material explosivo. Em algumas formas de realização, o material explosivo é na forma de cargas perfiladas. Em algumas formas de realização, a ferramenta inclui um alojamento de contenção circundando o material explosivo, que é suficiente para suportar um jato de plasma de alta velocidade, gerado pelo material explosivo, e as vibrações coques causados pela erupção. Em algumas formas de realização, o portador de carga é feito de um material composto. Em algumas formas de realização, as cargas perfiladas na ferramenta são localizadas em mais do que um plano geométrico perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente. As cargas perfiladas podem ser localizadas em mais do que dois planos geométricos. Em algumas formas de realização, as cargas perfiladas são posicionadas em um ângulo de modo que um jato de plasma de alta velocidade, gerado pelas cargas perfiladas, será direcionado para a superfície externa do tubo ascendente em um ângulo que não é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente. Em algumas formas de realização, as caras perfiladas são posicionadas em um ângulo de modo que um jato de plasma de alta velocidade, gerado pelas cargas perfiladas, será direcionado para a superfície externa do tubo ascendente em um ângulo com o eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente de 45 a 89 graus. Em algumas formas de realização, o acionador utiliza meios de transmissão sem fio, selecionados do grupo consistindo de transmissão acústica, sonar de visão direta e eletromagnética, para remeter o sinal de ativação.
[00022] Será entendido pela seguinte descrição que várias modificações e mudanças podem ser feitas nas formas de realização preferidas e alternativas da presente invenção, sem desvio de seu verdadeiro espírito.
[00023] Esta descrição é destinada a fins de ilustração somente e não deve ser interpretada em um sentido limitativo. O escopo desta invenção deve ser determinado somente pela linguagem das reivindicações que seguem. O termo “compreendendo” dentro das reivindicações é destinado para significar “incluindo pelo menos”, de modo que a listagem de elementos citada em uma reivindicação é um grupo aberto. “Um”, “uma” e outros termos singulares são destinados a incluir suas formas plurais, a menos que especificamente excluídas.
Claims (13)
1. Método para separar um tubo ascendente (602), caracterizadopelo fato de que compreende: prover um tubo ascendente (602) tendo uma superfície interna e uma externa, uma circunferência da superfície externa, um eixo geométrico longitudinal e uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, e linhas de obstrução, de corte e reforço; radialmente circundar o tubo ascendente (602) e linhas de obstrução, de corte e reforço com um material de carga perfilada explosivo (230), em que o material de carga perfilada explosiva (230) é capaz de gerar um jato de plasma de alta velocidade, em resposta a um sinal de ativação e em que o material de carga perfilada explosiva (230) compreende uma camada eletricamente condutiva; transmitir o sinal de ativação para o material de carga explosiva (230); gerar o jato de plasma de alta velocidade; e separar o tubo ascendente (602) em uma primeira parte compreendendo a primeira extremidade e uma segunda parte compreendendo a segunda extremidade, quando o jato de plasma de alta velocidade penetra na superfície externa do tubo ascendente (602) e sai da superfície interna do tubo ascendente (602).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente prender a primeira extremidade do tubo ascendente (602).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente completar um circuito elétrico ao longo da camada eletricamente condutiva do material de carga perfilada explosiva.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente prover um mitigador de choque e ativar o mitigador de choque antes de gerar a etapa de jato de plasma de alta velocidade.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mitigador de choque é uma cortina de bolhas formada injetando- se um gás inerte dentro de um fluido.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente permitir que a segunda parte do tubo ascendente (602) desloque-se para longe da primeira parte.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo ascendente (602) é posicionado acima de um local de poço, em que o local de poço compreende um poço escoando um fluido produzido através do tubo ascendente.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente prover um alojamento de contenção circundando o material de carga perfilada explosiva (230), em que o alojamento de contenção pode suportar a etapa de gerar o jato de plasma de alta velocidade, sem ser danificado.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material de carga perfilada explosiva (230) é localizado em um portador de carga independente, feito de material composto.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o material de carga perfilada explosiva (230) é localizado em mais do que um plano geométrico perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente (602).
11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material de carga perfilada explosiva (230) é localizado em um ângulo de modo que o jato de plasma de alta velocidade contacte a superfície externa do tubo ascendente (602), em um ângulo que não é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente (602).
12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material de carga perfilada explosiva (230) é posicionado em um ângulo, de modo que o jato de plasma de alta velocidade contacte a superfície externa do tubo ascendente (602) em um ângulo com o eixo geométrico longitudinal do tubo ascendente (602) de 45 a 89 graus.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de carga perfilada explosiva (230) é suficiente para separar o tubo ascendente (602), tendo um diâmetro externo de pelo menos 16 polegadas (40,64 cm).
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