BR112014030602B1 - sistema de controle de fluxo - Google Patents
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Abstract
SISTEMAS DE CONTROLE DE FLUXO. A presente invenção refere-se de modo geral a sistemas de controle de fluxo para controlar fluxos de fluidos. Mais particularmente, esta invenção refere-se a sistemas de controle de fluxo para controlar fluxos de fluidos de perfuração retornantes para a prevenção de coice durante a perfuração de poços que produzem petróleo como poços em alto mar (offshore) para hidrocarbonetos. O Sistema de controle de fluxo (21) para perfurar um poço compreende um conduto que define um canal configurado para acomodar um tubo de perfuração e um fluxo de um fluido de perfuração retornante; um arranjo de sensor acústico (23) configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante; e um dispositivo de controle de fluxo (24) configurado para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante e para ser atuado em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor (23), sendo que o dispositivo de controle de fluxo (24) fica próximo do arranjo de sensor (23).
Description
[001] A presente invenção refere-se de modo geral a sistemas de controle de fluxo para controlar fluxos de fluidos. Mais particularmente, esta invenção refere-se a sistemas de controle de fluxo para controlar fluxos de fluidos de perfuração retornantes para a prevenção de coice durante a perfuração de poços que produzem petróleo como poços em alto mar (offshore) para hidrocarbonetos.
[002] A exploração e a produção de hidrocarbonetos de formações subsuperficiais são feitas há décadas. Devido à produtividade limitada dos poços de produção com base em terra envelhecidos, existe um interesse crescente na recuperação de hidrocarboneto de novos poços submarinhos.
[003] De modo geral, para perfurar um poço em alto mar, uma broca de perfuração giratória fixada a uma coluna de perfuração é usada para criar o furo de poço abaixo do leito do mar. A coluna de perfuração permite o controle da broca de perfuração de uma localização na superfície, normalmente de uma plataforma em alto mar ou navio de perfuração. Normalmente, um riser também é distribuído para conectar a plataforma na superfície à cabeça de poço no leito do mar. A coluna de perfuração passa através do riser de modo a guiar a broca de perfuração até a cabeça de poço.
[004] Durante perfuração de poço, a broca de perfuração é girada enquanto a coluna de perfuração transporta a potência necessária da plataforma na superfície. Enquanto isso, um fluido de perfuração é circulado de um tanque de fluido na plataforma na superfície através da coluna de perfuração para a broca de perfuração e é retornado para o tanque de fluido através de um espaço anular entre a coluna de perfuração e um invólucro do riser. 0 fluido de perfuração mantém uma pressão hidrostática para contrabalancear a pressão de fluidos que vêm do poço e resfria a broca de perfuração durante a operação. Além disso, o fluido de perfuração se mistura com o material escavado durante a criação do furo de poço e carrega esse material para a superfície para eliminação.
[005] Sob certas circunstâncias, a pressão de fluidos que entram no poço da formação pode ser maior que a pressão do fluido de perfuração. Isso pode fazer com que o fluxo do fluido de perfuração retornante seja significativamente maior que o fluxo do fluido de perfuração na coluna de perfuração sendo apresentada ao poço. Sob circunstâncias excepcionais, existe um potencial para falha de equipamento catastrófica e o presente dano em potencial aos operadores de poço e ao ambiente.
[006] Operadores de poço têm plena consciência sobre o potencial destrutivo de tais influxos não desejados e continuamente monitoram afluências e escoamentos do fluxo da perfuração na superfície, a fim de detectar as mudanças na superfície dos fluxos do poço. Por exemplo, o nível de fluido na perfuração no fluido do tanque na plataforma da superfície é monitorado durante a circulação do fluido da perfuração, o que determina se mudanças de fluxo no interior do poço estão ocorrendo. No entanto, tais métodos podem ser imprecisos e necessitam, relativamente, de um tempo maior para detectar e responder a uma mudança de fluxo no interior do poço.
[007] Quando um influxo é detectado, os operadores necessitam aumentar a pressão hidrostática do fluido da perfuração, fechando o poço com gavetas ou espaços anulares no preventer de erupção que são intencionados para esse propósito e, então, substituir o fluido da perfuração por fluido de alta intensidade. Essa operação pode requerer a metade de um dia e representa um impacto significativo na produtividade de perfuração.
[008] Então, há a necessidade de novos e melhorados sistemas de controle de fluxos para aqueles que possam ser usados para detectar as mudanças de pressão que ocorrem durante a criação de poços de produção de hidrocarboneto e controlar o fluxo de retomo dos fluidos de perfuração para plataformas da superfície de uma forma eficiente, por exemplo, plataformas de perfuração de óleo em alto mar.
[009] Um sistema de controle de fluxo para perfuração de um poço é fornecido. O sistema de controle de fluxo compreende um conduto que define um canal configurado para acomodar um tubo de perfuração e um fluxo de um fluido de perfuração retornante e um arranjo de sensor acústico, configurados para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante. O sistema de controle de fluxo adicionalmente compreende um dispositivo de controle de fluxo configurado para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante e para ser ativado em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor, o dispositivo de controle de fluxo está mais próximo do arranjo de sensor.
[010] Um sistema de controle de fluxo para prevenção de coice durante uma perfuração de poço é fornecido. O sistema de controle de fluxo compreende um conduto que define um canal configurado para acomodar um tubo de perfuração e um fluxo de um fluido de perfuração retornante, um arranjo de sensor configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante e um primeiro elemento de retenção configurado para reter o tubo de perfuração no conduto e controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante no conduto, em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor.
[011] Um sistema de controle de fluxo para prevenção de coice durante uma perfuração de poço é fornecido. O sistema de controle de fluxo compreende um conduto que define um canal configurado para acomodar um tubo de perfuração e um fluxo de um fluido de perfuração retornante; e um arranjo de sensor configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante. 0 sistema de controle de fluxo adicionalmente compreende um elemento de retenção configurado para reter o tubo de perfuração no conduto e um subsistema de desvio na comunicação de fluido com o conduto e configurado para cooperar com o elemento de retenção para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante, em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor.
[012] Os outros aspectos e os aspectos acima, características e vantagens da presente revelação se tornarão mais aparentes, considerando a descrição detalhada seguinte quando se tem por base as Figuras anexas: A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de perfuração, de acordo com uma realização da invenção; A Figura 2 é um diagrama em corte transversal esquemático de uma montagem de perfuração do sistema de perfuração mostrado na Figura 1, levado por uma linha A-A; e As Figuras 3 a 6 são diagramas esquemáticos de um sistema de controle de fluxo do sistema de perfuração, de acordo com várias realizações da invenção.
[013] As realizações preferidas da presente revelação serão descritas no presente documento abaixo, com referência às Figuras anexas. Na seguinte descrição, as funções ou construções bem conhecidas não são descritas em detalhes, para evitar obscuridade da revelação com detalhes desnecessários.
[014] A Figura 1 ilustra um diagrama esquemático de um sistema de perfuração 10, de acordo com uma realização da invenção. Em realizações da invenção, o sistema de perfuração 10 é configurado para perfurar poços para exploração e produção de hidrocarbonetos, tais como combustíveis fósseis. Exemplos não limitados dos poços incluem poços em costa (onshore) e em alto mar (offshore). Em um exemplo, o sistema de perfuração 10 é configurado para perfurar poços em alto mar.
[015] Como ilustrados nas Figuras. 1, o sistema de perfuração 10 geralmente compreende uma plataforma 11 na superfície da água (não identificada) e uma montagem de perfuração 12 que se conecta à plataforma 11 e uma cabeça de poço 13 em um fundo do mar 14. A montagem de perfuração 12 (como mostrado na Figura 2) compreende uma coluna de perfuração 15, uma broca de perfuração (não mostrada), e um riser 16 para escavar um furo do poço (não mostrado).
[016] A coluna de perfuração 15 compreende um tubo de perfuração formado a partir dos comprimentos dos segmentos tubulares conectados extremidade com extremidade. A broca de perfuração é montada em uma extremidade da coluna de perfuração 15 e gira para executar a perfuração embaixo do fundo do mar 14. A coluna de perfuração 15 é configurada para conduzir a broca de perfuração a estender a perfuração do poço embaixo do fundo do mar 14 e transmitir um fluido da perfuração 100 (referido também como uma lama de perfuração, mostrada na Figura 3) da plataforma 11 dentro do poço.
[017] O riser 16 compreende um conduto que tem uma sessão transversal tubular e é tipicamente formado pela junção das seções de invólucros ou tubos. A coluna de perfuração 15 se estende dentro do riser 16 em uma direção ao longo de todo o comprimento (não identificada) do riser 16. O riser 16 define um canal configurado para acomodar a coluna de perfuração 15. Um espaço anular 17 é definido entre a coluna de perfuração 15 e uma superfície interna (não identificada) do riser 16, de forma que o riser 16 guie a coluna de perfuração 15 até a cabeça de poço 13 e transmita um fluido de perfuração retornante 101 (mostrado na Figura 3) a partir da parte de trás do poço para a plataforma 11.
[018] Dessa forma, durante a perfuração, a coluna de perfuração 15 transmite a energia desejada para girar a broca de perfuração e amarra a broca de perfuração à plataforma. Por enquanto, um fluido da perfuração 100 é circulado da plataforma 11 através da coluna de perfuração 15 até a broca de perfuração e é retornado para a plataforma 11 como fluido da perfuração “retornante” 101, através do espaço anular 17 entre a coluna de perfuração 15 e a superfície interna do riser 16.
[019] O fluido da perfuração 100 mantém uma pressão hidrostática para contrabalançar a pressão dos fluidos na formação e esfria a broca de perfuração, enquanto, também carrega materiais escavados, tais como retalhos, incluindo pedras esmagadas ou cortadas durante a perfuração do poço para a superfície da água. Em alguns exemplos, o fluido da perfuração 100 da plataforma 11 pode compreender água ou óleo e vários aditivos. O fluido de perfuração retornante 101 pode pelo menos incluir uma mistura do fluido da perfuração e os materiais escavados durante a formação do poço. Na superfície da água, o fluido de perfuração retornante 101 pode ser tratado, por exemplo, ser filtrado para remover sólidos e então, recirculado.
[020] Como mencionado acima, em certos pedidos, a pressão dos fluidos na formação pode ser mais alta que a pressão do fluido da perfuração 100. Isso pode causar a formação do fluido para entrar no espaço anular 17 e se juntar com o fluido de perfuração retornante 101, que resulta em fluxo retornante maior. Esse influxo é um coice e se incontrolado, pode resultar em uma erupção.
[021] Consequentemente, a fim de prevenir coice ou erupção, como ilustrado na Figura 1, o sistema de perfuração 10 compreende adicionalmente um conjunto do preventor de erupção (BOP) 18 localizado adjacente ao fundo do mar 14. Tipicamente, o conjunto de BOP 18 pode incluir uma redução do conjunto de BOP 19 e um Conector Inferior do Condutor Submarino ("LMRP") 20 ligados a uma extremidade do riser 16, seguido por uma combinação de gavetas e vedadores anulares (não mostrados). Durante a perfuração, o conjunto mais baixo do BOP 19 e o LMRP 20 são conectados.
[022] Uma pluralidade de gavetas e anulares (ou preventores de erupção) 21 localizados no conjunto mais baixo do BOP 19 está em um estado aberto durante uma operação normal, mas podem interromper ou controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 que passa através do riser 16 em um estado controlado quando um “coice” ou “erupção” ocorre baseado nas situações diferentes. Como usado no presente documento, o termo “estado controlado” significa que os preventores de erupção 21 podem fechar ou reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante no riser 16. Por exemplo, os preventores de erupção 20 podem reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16 para prevenção de coice, quando um coice ocorre.
[023] Como usado no presente documento, o termo “reduzir” significa que quantidade do fluido de perfuração retornante é reduzida, mas não fechado, de modo que o fluido de perfuração retornante ainda passe através do riser 16 em direção à plataforma. De modo alternativo, os preventores de erupção 21 podem fechar o fluxo do fluido de perfuração retornante no riser 16 para prevenção de coice, quando um coice ocorre.
[024] Deve ser notado que a organização na Figura 1 é meramente ilustrativa. Alguns elementos não são ilustrados, por exemplo, controladores que pelo menos controlam os preventores de erupção 21 no estado aberto ou no estado controlado e cabos elétricos que transmitem sinais da plataforma para os controladores.
[025] Em algumas realizações, a fim de evitar o ocorrido de um coice ou erupção, o sistema de perfuração 10 compreende um sistema de controle de fluxo 22. Em exemplos não limitados, o sistema de controle de fluxo 22 é configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16, aplicando-se contrapressão nisso. Em um exemplo, o sistema de controle de fluxo 22 é configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 para a prevenção de coice, o qual também é referido como um sistema de prevenção de coice. Em alguns pedidos, o sistema de controle de fluxo 22 é configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101, sem parar a operação de perfuração para prevenção de coice.
[026] A Figura 3 ilustra um diagrama esquemático do sistema de controle de fluxo 22, de acordo com uma realização da invenção. Como ilustrado na Figura 3, o sistema de controle de fluxo 22 compreende o riser 16, um arranjo de sensor 23 e um dispositivo de controle de fluxo 24. Como relatado acima, o riser 16 é configurado para acomodar a coluna de perfuração 15 e o fluxo do fluido de perfuração retornante 101.
[027] O arranjo de sensor 23 compreende um ou mais sensores dispostos no riser 16 e configurados para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante no mesmo 101. Uma linha de energia 102 do conjunto de BOP 18 energiza o arranjo de sensor 23. No exemplo ilustrado, o arranjo de sensor 23 compreende um arranjo de sensor acústico que inclui uma pluralidade de sensores. A pluralidade de sensores é espaçada de forma espacial um dos outros e dispostos de forma anular ao redor do riser 16.
[028] Exemplos não limitados do arranjo de sensor acústico 23 incluem Doppler ou sensores ultrassónicos de tempo de trânsito, que pode ter uma alta precisão de detecção. De modo alternativo, outro arranjo de sensor adequado pode ser também empregado. Embora disposto em uma superfície externa do riser 16 na Figura 1, o arranjo de sensor 23 pode ser também disposto dentro ou se estender no riser 16, para agir como um arranjo de sensor molhado, para entrar em contato com o fluido de perfuração retornante para detecção.
[029] O dispositivo de controle de fluxo 24 está próximo do arranjo de sensor 23 e configurado para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante no riser 16. O dispositivo de controle de fluxo 24 é ativado em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor 23. Como usado no presente documento, o termo “evento” significa um coice e /ou um erupção. Em um exemplo, o evento compreende o coice. No exemplo ilustrado, o dispositivo de controle de fluxo 24 compreende o conjunto de BOP 18.
[030] Durante a perfuração, enquanto a coluna de perfuração conduz a broca de perfuração em girar para executar a perfuração, o fluido da perfuração 100 é circulado da plataforma 11 através da coluna de perfuração 15 para a broca de perfuração e retornado em direção à plataforma 11 através do espaço anular 17 entre a coluna de perfuração 15 e a superfície interna do riser 16, na forma do fluido de perfuração retornante 101. Por enquanto, o arranjo de sensor 23 detecta a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16.
[031] Em exemplos não limitados, quando a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante 101 detectada pelo arranjo de sensor 23 pode estar acima de um valor predeterminado, cujo pode significar que a pressão dos fluidos na formação é mais alta que a pressão do fluido da perfuração 100, o dispositivo de controle de fluxo 24 é ativado em resposta a níveis de fluxo detectados pelo arranjo de sensor 23 para controlar, por exemplo, reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante 101, assim como aumentar a pressão do mesmo no riser 16 para balançar a pressão dos fluidos que saem do poço, de forma que o evento detectado pelo arranjo de sensor 23 é prevenido. Depois que tal evento é eliminado, a perfuração retorna à operação normal.
[032] Em determinados pedidos, a coluna de perfuração 15 pode vibrar durante o fluido da perfuração 100 que passa através, dessa forma o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 pode ser instável e impactar a capacidade de detecção do arranjo de sensor 23. A fim de que estabilize a coluna de perfuração 15 durante a perfuração, para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101, como ilustrado na Figura 4, um dispositivo de controle de fluxo 25 é fornecido.
[033] A organização na Figura 4 é similar à organização na Figura 3. Ambas as organizações diferem-se da organização na Figura 4, o dispositivo de controle de fluxo 25 compreende primeiro e segundo (ou superior e inferior) elementos de retenção 26, 27 configurados para reter e estabilizar a coluna de perfuração 15 dentro do riser 16. Um arranjo de sensor 28 é disposto no riser 16, localizado entre o primeiro e segundo elementos de retenção 26, 27. De forma similar, o arranjo de sensor 28 pode compreender um ensaio de sensor acústico e estar disposto na superfície externa do riser 16 ou estar disposto dentro ou se estender dentro do riser 16, para agir como um arranjo de sensor molhado.
[034] No exemplo ilustrado, o primeiro e segundo elementos de retenção 26, 27 são dispostos ao redor da coluna de perfuração 15 para reter a coluna de perfuração 15 no centro do riser 16, o qual pode ser também referido como centralizadores. Em alguns exemplos, o primeiro e/ou segundo elementos de retenção 26, 27 pode se estender além do riser 16. De modo alternativo, o primeiro e/ou segundo elementos de retenção 26, 27 podem ser posicionados dentro do espaço anular 17.
[035] O primeiro e segundo elementos de retenção 26, 27 definem uma pluralidade de respectivos buracos 29, 30 para os fluidos de perfuração retornantes 101 que passam. Os buracos 29, 30 podem ter algumas formas adequadas, tanto formas circulares ou formas retangulares. Em exemplos não limitados, os números dos buracos 29 no primeiro elemento de retenção 26 podem ser maiores que os números dos buracos 30 no segundo elemento de retenção 27.
[036] Em determinados pedidos, os buracos 29 podem atuar como características de restrição para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101, que passa através do espaço anular 17 em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor 28. De modo alternativo, outras características de restrição adequadas podem ser também posicionadas no primeiro elemento de retenção 26 para controlar o fluido de perfuração retornante 101, durante o fluido de perfuração retornante 101 que passa através do riser 16.
[037] Em exemplos não limitados, os tamanhos dos buracos 29 podem ser ajustados com base em diferentes pedidos. Por exemplo, na operação normal, os buracos 29 são abertos completamente para que o fluido de perfuração retornante 101 passe. Em uma operação controlada, os tamanhos dos buracos 29 podem ser reduzidos para controlar, por exemplo, reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16 para prevenção de coice.
[038] Embora o segundo elemento de retenção 27 seja configurado para centralizar a coluna de perfuração 15 dentro do riser 16, em certos pedidos, similar ao primeiro elemento de retenção 26, o segundo elemento de retenção 27 pode ser também configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 através das características de restrição, tais como os buracos 30 que têm tamanhos ajustáveis nisso.
[039] Durante a perfuração, o arranjo de sensor 28 detecta o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16. Na operação normal, o fluido de perfuração retornante 101 passa através do primeiro e segundo elementos de retenção 26, 27 em direção à plataforma 11. Na operação controlada, o primeiro e/ou o segundo elementos de retenção 26, 27 são ativados em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor 28 para reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16 para aumentar a pressão do mesmo para prevenção de coice através da aplicação da contrapressão no poço.
[040] Em exemplos não limitados, o primeiro e segundo elementos de retenção 26, 27 podem estar dispostos com qualquer forma e podem estar ou não dispostos dentro do conjunto de BOP 18. Em determinados pedidos, o conjunto de BOP 18 pode controlar opcionalmente o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 durante o dispositivo de controle de fluxo 25 que está trabalhando na operação controlada. O segundo elemento de retenção 27 pode ser opcionalmente empregada.
[041] A Figura 5 ilustra um diagrama esquemático de um sistema de controle de fluxo 31, de acordo com outra realização da invenção. Como ilustrado na Figura 5, o sistema de controle de fluxo 31 compreende um elemento de retenção 32 configurado para reter e estabilizar a coluna de perfuração 15 dentro do riser 16 e um subsistema de desvio 33 em comunicação de fluido com o riser 16.
[042] O elemento de retenção 32 é disposto ao redor da coluna de perfuração 15 para reter a coluna de perfuração 15 dentro do riser 16 e pode ter algumas formas adequadas. O elemento de retenção 32 pode se estender além do riser 16 ou estar disposto dentro do espaço anular 17. O subsistema de desvio 33 compreende um tubo de desvio 34 que tem duas extremidades em uma comunicação de fluido com o riser 16 e um elemento de controle de fluxo 35 disposto no tubo de desvio 34. O elemento de controle de fluxo 35 pode compreender uma válvula de controle, um regulador de pressão ou uma válvula de comporta convencional.
[043] Um arranjo de sensor 37 é disposto no tubo de desvio 34 e o elemento de retenção 32 é localizado entre as duas extremidades do tubo de desvio 34. O arranjo de sensor 37 pode estar disposto em uma superfície externa do tubo de desvio 34 ou pode ser configurado pelo fluido de perfuração retornante 101 que passa através da detecção. Exemplos não limitados do arranjo de sensor 37 incluem um arranjo de sensor acústico ou outros arranjos de sensores adequados que inclui, mas não limitado a um Venturi ou um disco de orifício. Para a organização ilustrada, o arranjo de sensor 37 compreende um ou mais sensores.
[044] Durante a perfuração, o fluido da perfuração 100 é circulado da plataforma 11 através da coluna de perfuração 15 para a broca de perfuração. O elemento de retenção 32 estabiliza a coluna de perfuração 15 no riser 16. Em determinados pedidos, o elemento de retenção 32 é adicionalmente configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16. Em um exemplo não limitado, o elemento de retenção 32 é configurado para fechar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16, de modo que o fluido de perfuração retornante 101 entra no subsistema de desvio 33.
[045] Dessa forma, o fluido de perfuração retornante 101 entra no subsistema de desvio 33 para passar através do arranjo de sensor 37 e do elemento de controle de fluxo 35. O arranjo de sensor 37 detecta a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante 101 e o elemento de controle de fluxo 35 controla o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 quando o arranjo de sensor 37 detecta que o evento ocorre. Consequentemente, o subsistema de desvio 33 coopera com o elemento de retenção 32 para atuar como um dispositivo de controle de fluxo para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante, em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor 37.
[046] Em outros exemplos, similar ao elemento de retenção 26, o elemento do buraco 32 pode não fechar, mas reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16, em resposta à detecção do arranjo de sensor 37. De forma similar, o sistema de controle de fluxo 31 pode ou não estar disposto dentro do conjunto de BOP 18 e o conjunto de BOP 18 pode também, opcionalmente, ser empregado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante 101.
[047] A Figura 6 ilustra um diagrama esquemático do sistema de controle de fluxo 31 como mostra a Figura 5, de acordo com outra realização da invenção. A organização na Figura 6 é similar à organização na Figura 5. Como ilustrado na Figura 6, o elemento de retenção 32 tem uma forma anular. O arranjo de sensor 37 está disposto na superfície externa do tubo de desvio 34. A coluna de perfuração 15 passa através elemento de retenção anular 32, que é disposto dentro do riser 16 para reter a coluna de perfuração 15 no mesmo. Durante a perfuração, o elemento de retenção 32 fecha o fluxo do fluido de perfuração retornante 101 no riser 16.
[048] Em realizações da invenção, o sistema de controle de fluxo é empregado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante no riser para evitar que o evento detectado pelo arranjo de sensor ocorra. Em exemplos não limitados, o sistema de controle de fluxo é empregado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante no riser, aplicando-se contrapressão sobre o mesmo se parar a operação da perfuração para prevenção de coice. Depois que o evento detectado pelo sensor é eliminado, a perfuração retorna à operação normal.
[049] O sistema de controle de fluxo compreende o arranjo de sensor que tem uma alta precisão de detecção e um ou mais elementos de retenção configurados para estabilizar a coluna de perfuração, de forma que melhore a detecção do arranjo de sensor para a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante. Adicionalmente, um ou mais elementos de retenção podem também ser empregados para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante. Além disso, o subsistema de desvio também é empregado para detectar e controlar. A configuração do sistema de controle de fluxo é relativamente simples e responde rapidamente ao evento detectado pelo arranjo de sensor. O sistema de controle de fluxo pode ser usado para reajustar sistemas de perfuração convencionais.
[050] Embora a revelação tenha sido ilustrada e descrita em realizações típicas, não é intencionado ser limitado aos detalhes mostrados, visto que várias modificações e substituições podem ser feias sem se afastar, de nenhuma forma, do espírito da presente revelação. Como tais, adicionalmente, modificações e equivalentes da revelação no presente documento revelada podem ocorrer aos técnicos no assunto que usam não mais que uma experimentação de rotina, e todas as modificações e equivalentes são acreditadas em estar dentro do espírito e do escopo da revelação, conforme definidas pelas reivindicações anexas.
Claims (20)
1. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), para perfurar um poço, que compreende: um conduto (16) que define um canal (17) configurado para acomodar um tubo de perfuração (15) e um fluxo de um fluido de perfuração retornante; um arranjo de sensor acústico (23, 28) configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante; e caracterizado por compreender um dispositivo de controle de fluxo (24, 25), que compreende um primeiro elemento de retenção (26) e um segundo elemento de retenção (27), cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) sendo configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16) e cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) definindo uma pluralidade de orifícios (29, 30) configurada para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante e para ser atuada em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28), sendo que o dispositivo de controle de fluxo (24, 25) fica próximo do arranjo de sensor (23, 28).
2. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser configurado para prevenção de coice durante a perfuração em alto mar de poços e pelo dispositivo de controle de fluxo (24, 25) ser configurado para reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante no conduto (16).
3. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo arranjo de sensor (23, 28) ser um arranjo de sensor ultrassónico.
4. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dispositivo de controle de fluxo (24, 25) compreender uma pilha de prevenção de erupção (18).
5. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro elemento de retenção (26) ser configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16).
6. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo segundo elemento de retenção (27) ser disposto abaixo do primeiro elemento de retenção (26) e configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16) e pelo arranjo de sensor (23, 28) ser disposto no conduto (16) e localizado entre o primeiro elemento de retenção (26) e o segundo elemento de retenção (27).
7. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo primeiro elemento de retenção (26) e pelo segundo elemento de retenção (27) serem dispostos ao redor do tubo de perfuração (15).
8. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelos tamanhos dos orifícios (29, 30) definidos em um dentre o primeiro elemento de retenção (26) e o segundo elemento de retenção (27) serem ajustáveis para reduzir o fluxo do fluido de perfuração retornante que passa através do conduto (16) em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28).
9. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dispositivo de controle de fluxo (24, 25) compreender um subsistema de desvio (33) configurado para controlar fluxo do fluido de perfuração retornante no mesmo.
10. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo subsistema de desvio (33) compreender um tubo de desvio (34) que tem duas extremidades em comunicação fluida com o conduto (16) e uma válvula (35) disposta no tubo de desvio (34) para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante no tubo de desvio (34), em que o arranjo de sensor (23, 28) é disposto no tubo de desvio (34) e em que pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) é localizado entre as duas extremidades do tubo de desvio (34).
11. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) ter um formato anular e ser disposto dentro do conduto (16) e ao redor do tubo de perfuração (15).
12. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo dispositivo de controle de fluxo (24, 25) ser configurado para fechar o fluxo do fluido de perfuração retornante no conduto (16) em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28).
13. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), para prevenção de coice durante perfuração de poço que compreende: um conduto (16) que define um canal (17) configurado para acomodar um tubo de perfuração (15) e um fluxo de um fluido de perfuração retornante; um arranjo de sensor (23, 28) configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante; e caracterizado por compreender um primeiro elemento de retenção (26) e um segundo elemento de retenção (27), cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) sendo configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16) e cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) definindo uma pluralidade de orifícios (29, 30), configurado para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante no conduto em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28).
14. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo segundo elemento de retenção (27) ser disposto abaixo do primeiro elemento de retenção (26) e ser configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16) e pelo arranjo de sensor (23) ser disposto no conduto (16) e localizado entre o primeiro elemento de retenção (26) e o segundo elemento de retenção (27).
15. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo primeiro elemento de retenção (26) e pelo segundo elemento de retenção (27) serem dispostos ao redor do tubo de perfuração (15).
16. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) ser configurado para controlar a taxa de fluxo do fluido do fluido de perfuração retornante através do ajuste nos tamanhos de seus respectivos orifícios (29, 30).
17. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) ser configurado para reduzir o fluido de perfuração retornante que passa através do conduto (16) em resposta ao evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28).
18. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (31), para prevenção de coice durante a perfuração de poço, que compreende: um conduto (16) que define um canal (17) configurado para acomodar um tubo de perfuração (15) e um fluxo de um fluido de perfuração retornante; um arranjo de sensor (23, 28) configurado para detectar uma taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante;caracterizado por compreender um primeiro elemento de retenção (26) e um segundo elemento de retenção (27), cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) sendo configurado para reter o tubo de perfuração (15) no conduto (16) e cada um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) definindo uma pluralidade de orifícios (29, 30) configurada para controlar o fluxo do fluido de perfuração retornante; e um subsistema de desvio (33) em comunicação fluida com o conduto (16) e configurado para cooperar com pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) para controlar a taxa de fluxo do fluido de perfuração retornante em resposta a um evento detectado pelo arranjo de sensor (23, 28).
19. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo primeiro elemento de retenção (26) e pelo segundo elemento de retenção (27) serem dispostos ao redor do tubo de perfuração (15) e dentro do conduto (16), e configurados para fechar o fluxo do fluido de perfuração retornante no conduto (16).
20. SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO (21), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo subsistema de desvio (33) compreender um tubo de desvio (34) que tem duas extremidades em comunicação fluida com o conduto (16) e uma válvula (35) disposta no tubo de desvio (34), em que o arranjo de sensor (23, 28) é disposto no tubo de desvio (34) e em que pelo menos um dos primeiro e segundo elementos de retenção (26, 27) é localizado entre as duas extremidades do tubo de desvio (34).
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