BR112015019929B1 - Sistema de alívio de pressão anular - Google Patents
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Abstract
sistema de alívio de pressão anular trata-se de um acoplamento de revestimento que aloja um corpo de válvula de alívio de pressão que tem um furo passante com aberturas de extremidade oposta. o furo passante se comunica com o interior do acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade oposta. o furo passante inclui uma sede de esfera adjacente na abertura de extremidade do mesmo que recebe uma esfera de vedação. a esfera é impelida na direção da sede de esfera por um elemento de tensionamento. a esfera é exposta à pressão anular aprisionada entre os comprimentos sucessivos de revestimento de poço situados no furo de poço. a quantidade de tensão exercida sobre a esfera pelo elemento de tensionamento é selecionada para permitir que a esfera desloque a sede de esfera para liberar a pressão anular aprisionada entre as colunas de revestimento selecionadas, uma vez que certa pressão anular é alcançada.
Description
[0001] A presente invenção refere-se, geralmente, a um método para prevenção de dano a poços de óleo e gás e, mais especificamente, à prevenção de dano ao revestimento de poço de acúmulo de pressão anular crítica.
[0002] A física de acúmulo de pressão anular (APB) e cargas associadas exercidas no revestimento de poço e colunas de tubulação têm sido experimentadas desde as primeiras completações de multicoluna. O APB tem atraído a atenção de engenheiros de perfuração e completação nos últimos anos. Nas completações de poço modernas, todos os fatores que contribuem para o APB foram levados ao extremo, especialmente em poços de água profunda.
[0003] O APB pode ser mais bem compreendido em referência a uma instalação de cabeça de poço submarina. Em poços de óleo e gás não é incomum que uma seção de formação deve ser isolada do restante do poço. Isso é conseguido, tipicamente, trazendo o topo da coluna de cimento da coluna subsequente para cima dentro do espaço anular acima da sapata de revestimento. Embora isso isole a formação, trazer o cimento para cima dentro da sapata de revestimento bloqueia, efetivamente, a válvula de segurança fornecida pelo gradiente de fratura da natureza. Em vez de vazar na sapata, qualquer pressão acumulada será exercida sobre um revestimento, a não ser que possa ser aliviada na superfície. A maioria dos poços terrenos e muitos poços de plataforma offshore são equipados com cabeças de poço que fornecem acesso a todo espaço anular de revestimento, e um aumento de pressão observado pode ser rapidamente aliviado. Infelizmente, a maioria das instalações de cabeça de poço submarinas não tem acesso a cada espaço anular de revestimento e um espaço anular vedado é, frequentemente, criado. Devido ao fato de o espaço anular ser vedado, a pressão interna pode aumentar significativamente em reação a um aumento na temperatura de furo de poço.
[0004] A maioria das colunas de revestimento e fluidos deslocados é instalada a temperaturas quase estáticas. No leito marinho a temperatura é de aproximadamente 1,1 °C (34 °F). Os fluidos de produção são retirados de formações “quentes” que dissipam e aquecem o fluido deslocado conforme o fluido de produção é atraído para a superfície. Quando o fluido deslocado é aquecido, se expande e pode resultar em um aumento substancial de pressão. Essa condição está comumente presente em todos os poços de produção, mas é mais evidente em poços de águas profundas. Os poços de águas profundas são suscetíveis de ser vulneráveis a um APB, por causa da temperatura fria do fluido deslocado, em contraste com a temperatura elevada do fluido de produção durante a produção. Além disso, as cabeças de poço submarinas não fornecem acesso a todos os espaços anulares e qualquer aumento de pressão em um espaço anular vedado não pode ser aliviado. Às vezes, a pressão pode se tornar tão grande de modo a colapsar a coluna interna ou mesmo romper a coluna externa, destruindo, desse modo, o poço.
[0005] Uma solução anterior para o problema do APB foi pegar uma junta no revestimento de coluna externo e fresar a seção de modo a criar uma parede relativamente fina. Entretanto, foi muito difícil determinar a pressão em que a parede fresada falharia ou romperia. Isso poderia criar uma situação em que uma parede excessivamente enfraquecida romperia quando a pressão do poço estivesse sendo testada. Em outros casos, a parede fresada poderia ser bastante forte, fazendo com que a coluna interna entrasse em colapso antes de a coluna externa romper.
[0006] Na patente no U.S. 6.675.898, cedida à concessionária da presente invenção, um projeto alternativo foi mostrado que constituía um acoplamento de revestimento modificado para incluir pelo menos um receptáculo para alojar uma montagem de “disco de rotura” modular. A montagem de disco de rotura foi projetada para falhar a uma predeterminada pressão e foi compensada quanto à temperatura. O disco foi projetado para falhar, intencionalmente, quando a pressão anular aprisionada ameaçava a integridade quer do revestimento interno ou externo. O projeto também permitia que a montagem de disco de rotura fosse instalada no local ou antes do carregamento de tubo.
[0007] Apesar das vantagens oferecidas pelo projeto de disco de rotura aprimorado, continua a existir uma necessidade de aprimoramentos adicionais nos sistemas de alívio de pressão automática do tipo em questão.
[0008] Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um acoplamento de revestimento modificado com um recurso de alívio de pressão que reterá uma pressão interna suficiente para permitir a verificação de pressão do revestimento, mas que liberará de forma confiável quando a pressão alcançar um nível predeterminado.
[0009] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um acoplamento de revestimento que liberará a uma pressão menor que a pressão de colapso da coluna interna e menor que a pressão de rotura da coluna externa.
[0010] Ainda outro objetivo da presente invenção é fornecer um acoplamento de revestimento que é relativamente pouco dispendioso para fabricar, fácil de instalar e é confiável em uma faixa de pressão fixa, relativamente restrita.
[0011] Os objetivos acima são conseguidos mediante a criação de um acoplamento de revestimento que pode ser usado em uma coluna de revestimento do tipo usado em um poço offshore que tem uma cabeça de poço submarina conectada por um conduto submarino a uma estação de trabalho flutuante, em que a cabeça de poço submarina é conectada a uma pluralidade de colunas de revestimento situadas em um furo de poço abaixo da cabeça de poço submarina e define pelo menos um espaço anular de revestimento entre os mesmos.
[0012] O acoplamento de revestimento modificado aloja uma válvula de alívio de pressão para aliviar a pressão anular entre, pelo menos, as colunas de revestimento selecionadas sob condições de acúmulo de pressão predeterminada. O acoplamento de revestimento tem paredes laterais que definem um interior e um exterior do acoplamento. O alojamento de receptáculo também inclui um furo passante com abertura de extremidade oposta, em que o furo passante se comunica com o interior do acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade oposta do mesmo.
[0013] O furo passante inclui uma sede de esfera adjacente a uma abertura de extremidade do mesmo que recebe a esfera de vedação, e em que a esfera é impelida na direção da sede de esfera por um elemento de tensionamento situado dentro do furo passante que exerce uma determinada quantidade de tensão sobre a esfera. A esfera é exposta à pressão anular aprisionada entre os comprimentos sucessivos de revestimento de poço situados no furo de poço. O furo passante pode ser disposto para se comunicar com o interior do acoplamento de revestimento por uma porta fornecida em uma parede lateral do acoplamento de revestimento. A quantidade de tensão exercida sobre a esfera pelo elemento de tensionamento é selecionada para permitir que a esfera desloque a sede de esfera e, desse modo, libere a pressão anular aprisionada entre as colunas de revestimento selecionadas, uma vez que a pressão anular predeterminada é alcançada.
[0014] O elemento de tensionamento usado na válvula de alívio de pressão pode, convenientemente, ser selecionado a partir do grupo que consiste em molas helicoidais, arruelas, arruelas de pressão Belleville e combinações das mesmas. A sede de esfera pode ser fornecida em qualquer extremidade do furo passante, por meio da qual a válvula de alívio de pressão pode ser configurada para operar em qualquer das duas direções, dependendo de qual sede de esfera recebe uma esfera de vedação. Em outras palavras, o receptáculo de revestimento modificado pode ser configurado para aceitar os corpos de válvula tipo pressão interna e externa.
[0015] Um método também é mostrado para a prevenção de dano em poços de óleo e gás offshore devido à pressão anular aprisionada entre os comprimentos sucessivos de revestimento de poço. Um acoplamento de revestimento, conforme previamente descrito, é instalado dentro de pelo menos uma coluna de revestimento selecionada e é fornecida com a válvula de alívio de pressão previamente descrita. O furo passante da válvula de alívio de pressão se comunica com o interior do acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade oposta da mesma. O furo passante é dotado da sede de esfera e esfera de vedação, conforme previamente descrito. A esfera é exposta à pressão anular aprisionada entre os comprimentos sucessivos de revestimento de poço situados no furo de poço. Mediante a seleção adequada da quantidade de tensão que o elemento de tensionamento exerce sobre a esfera de vedação, pode-se permitir que a esfera desloque a sede de esfera para, desse modo, liberar a pressão anular aprisionada entre as colunas de revestimento selecionadas, uma vez que a pressão anular predeterminada é alcançada. A pressão na qual a válvula de alívio de pressão abre é especificada pelo usuário, e é compensada quanto à temperatura. A válvula abre quando a pressão anular aprisionada ameaça a integridade tanto do revestimento interno como do externo.
[0016] Objetivos adicionais, recursos e vantagens serão evidentes na descrição descrita que se segue.
[0017] A Figura 1 é uma vista parcialmente esquemática, de corte transversal lateral de um sub de alívio de pressão automática da invenção configurado para liberar pressão interna.
[0018] A Figura 2 é uma vista similar à Figura 1, mas que mostra o sub configurado para liberação de pressão externa.
[0019] A Figura 3 é uma vista simplificada de um exemplo de configuração de poço do tipo que pode utilizar o sistema de alívio de pressão automático da invenção.
[0020] A Figura 4 é uma vista de várias configurações de alívio de pressão possíveis.
[0021] A Figura 5 é uma vista simplificada de uma plataforma de perfuração de poço offshore.
[0022] A Figura 6 é uma vista de corte transversal de uma válvula de alívio de pressão preferida da invenção, sendo que a válvula de alívio é incorporada em um acoplamento de revestimento.
[0023] A Figura 6A é uma vista de topo da válvula da Figura 6.
[0024] A Figura 7 é uma vista similar à Figura 6, mas com a esfera e a sede de esfera em posições invertidas.
[0025] A Figura 7A é uma vista de topo da válvula da Figura 7.
[0026] Voltando primeiro à Figura 3, é mostrada uma vista simplificada de uma plataforma de perfuração de poço offshore típica. A torre 302 fica no topo do convés 304. O convés 304 é sustentado por uma estação de trabalho flutuante 306. Tipicamente, no convés 304 há uma bomba 308 e um aparelho de içamento 310 situados debaixo da torre 302. O revestimento 312 é suspenso do convés 304 e passa através do conduto submarino 314, da instalação de cabeça de poço submarina 316 e no furo de poço 318. A instalação de cabeça de poço submarina 316 repousa sobre um leito marinho 320.
[0027]Conforme será familiar aos elementos versados nas técnicas relevantes, uma perfuração rotatória é, tipicamente, usada para furar através de formações subterrâneas da terra para formar o furo de poço 318. Conforme a perfuração rotatória fura através da terra, um fluido de perfuração, conhecido na indústria como “lama”, é circulado através do furo de poço 318. A lama é, usualmente, bombeada da superfície através do interior do tubo de perfuração. Através do bombeamento constante do fluido de perfuração através do tubo de perfuração, o fluido de perfuração pode ser circulado para fora do fundo do tubo de perfuração e retornar à superfície de poço através do espaço anular entre a parede do furo de poço 318 e o tubo de perfuração. A lama é usada para ajudar a lubrificar e resfriar a broca de perfuração e facilitar a remoção de cascalhos à medida que o furo de poço 318 é perfurado. Além disso, a pressão hidrostática criada pela coluna de lama no furo evita explosões que poderiam, por outro lado, ocorrer devido às altas pressões encontradas dentro do furo de poço. Para evitar uma explosão causada pela alta pressão, é colocado peso excessivo na lama de modo que a lama tenha uma pressão hidrostática maior que qualquer pressão antecipada na perfuração.
[0028] Diferentes tipos de lama devem ser usados em diferentes profundidades, porque quanto mais profundo o furo de poço 318, mais alta a pressão. Por exemplo, a pressão a 762 m (2.500 pés) é muito mais alta que a pressão a 304,80 m. (1.000 pés). A lama usada a 304,80 m (1.000 pés) não seria pesada o suficiente para usar a uma profundidade de 762 m (2.500 pés) e poderia ocorrer uma explosão. Em poços submarinos, a pressão em grandes profundidades é tremenda. Consequentemente, o peso da lama nas profundidades extremas deve ser particularmente excessivo para contrabalançar a alta pressão no furo de poço 318. O problema com o uso de uma lama muito pesada é que se a pressão hidrostática da lama for muito pesada, então a lama começará a invadir ou vazar na formação, criando-se uma perda de circulação da lama. Por causa disso, o mesmo peso de lama usado a 304,80 m (1.000 pés) não pode ser usado a 762 m (2.500 pés). Por essa razão, geralmente não é possível colocar uma única coluna de revestimento até o final até a profundidade final desejada do furo de poço 318. O peso da lama necessário para alcançar a grande profundidade seria grande demais.
[0029] Para ter a capacidade de usar diferentes tipos de lama, diferentes colunas de revestimento são empregadas para eliminar o gradiente de pressão ampla encontrado no furo de poço 318. Para começar, o furo de poço 318 é perfurado a uma profundidade em que é solicitada uma lama mais pesada, por exemplo, aproximadamente 304,80 m (1.000 pés). Quando isso acontece, uma coluna de revestimento é inserida no furo de poço 318. Uma pasta fluida de cimento é bombeada no revestimento e um tampão de fluido, tal como a lama de perfuração ou água, é bombeado atrás da pasta fluida de cimento para forçar o cimento para cima no espaço anular entre o exterior do revestimento e do furo de poço 318. Tipicamente, cimentos hidráulicos, particularmente cimentos de Portland, são usados para cimentar o revestimento de poço dentro do furo de poço 318. É permitido que a pasta fluida de cimento seja colocada e endurecida para segurar o revestimento no lugar. O cimento também fornece isolamento por zona das formações de superfície e ajuda a evitar descamação ou erosão do furo de poço 318.
[0030] Depois que o primeiro revestimento é colocado, a perfuração continua até que o furo de poço 318 seja novamente perfurado a uma profundidade em que uma lama mais pesada seja solicitada e a lama mais pesada solicitada começaria invadir e vazar na formação. Novamente, a coluna de revestimento é inserida no furo de poço 318, por exemplo, aproximadamente 762 m (2.500 pés), e é permitido que uma pasta fluida de cimento seja colocada e endurecida para segurar o revestimento no lugar, bem como fornecer isolamento por zona das formações de superfície, e ajudar a evitar descamação ou erosão do furo de poço 318.
[0031] Outra razão pela qual múltiplas colunas de revestimento podem ser usadas em um furo de poço é para isolar uma seção de formação do resto do poço. Para fazer isso, o furo de poço 318 é perfurado através de uma formação ou seção da formação que precisa ser isolada e uma coluna de revestimento é colocada trazendo o topo da coluna de cimento da coluna subsequente para cima dentro do espaço anular acima da sapata de revestimento anterior para isolar aquela formação. Isso pode ter que ser feito várias vezes, dependendo de como muitas formações precisam ser isoladas. Trazendo o cimento para cima dentro do espaço anular acima da sapata de revestimento anterior, o gradiente de fratura da sapata é bloqueado. Por causa da sapata de revestimento bloqueada, evita-se que a pressão vaze na sapata e qualquer pressão acumulada será exercida sobre um revestimento. Às vezes, essa pressão acumulada excessiva pode ser aliviada na superfície ou um preventor de explosão (BOP) pode ser fixado ao espaço anular.
[0032] Entretanto, uma cabeça de poço submarina tem, tipicamente, um alojamento externo preso ao leito marinho e um alojamento de cabeça de poço interno recebido dentro do alojamento de cabeça de poço externo. Durante a completação de um poço offshore, o revestimento e suspensor de tubulação são rebaixados nas posições sustentadas dentro do alojamento de cabeça de poço através de um conjunto de BOP instalado acima do alojamento. Seguindo a completação do poço, o conjunto de BOP é recolocado por uma árvore de Natal que tem válvulas adequadas para controlar a produção de fluidos de poço. O suspensor de revestimento é vedado em relação ao furo de alojamento e o suspensor de tubulação é vedado em relação ao suspensor de revestimento ou ao furo de alojamento, de modo a formar, efetivamente, uma barreira de fluido no espaço anular entre o revestimento e coluna de tubulação e o furo do alojamento acima do suspensor de tubulação. Depois de o suspensor de revestimento ser posicionado e vedado, uma vedação de espaço anular de revestimento é instalada para controle de pressão. Se a vedação está em uma cabeça de poço de superfície, a vedação pode, frequentemente, ter uma porta que se comunica com o espaço anular de revestimento. Entretanto, em um alojamento de cabeça de poço submarina, há um alojamento de baixa pressão de grande diâmetro e um alojamento de alta pressão de diâmetro menor. Devido à alta pressão, o alojamento de alta pressão deve ser livre de quaisquer portas para segurança. Uma vez que o alojamento de alta pressão seja vedado, não há como ter um buraco abaixo do suspensor de revestimento para finalidades do preventor de explosão. Há somente membros de espaço anular sólido sem meios de aliviar o acúmulo de pressão excessiva.
[0033] A presente invenção é direcionada ao aperfeiçoamento nos sistemas APRS dos tipos usados para evitar os problemas descritos acima causados pelo APB. A mitigação APB que usa APRS é uma tarefa de projeto bem específica. O exemplo de configuração de poço que é mostrado na Figura 3 é usado para ilustrar os vários parâmetros de projetos para um poço particular em questão. Os índices de revestimento são fornecidos na tabela 1. O poço é uma completação submarina e a configuração de cabeça de poço permite acesso somente ao espaço anular de tubulação x revestimento (“A”) (consultar Figura 3). Embora os topos de cimento de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) e 22,90 a 17,80/20,30 cm (9 a 7/8”) (TOC) sejam mostrados abaixo das sapatas de revestimento anteriores, é possível que essas sapatas possam ser vedadas devido à canalização de cimento acima do TOC planejado ou devido à sedimentação de barita e formem um tampão.TABELA 1 - ÍNDICE DE REVESTIMENTO PARA POÇOEXEMPLIFICATIVO
[0034] Se APB no espaço anular C de 33 a7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) x 50,80 cm (20”) ou é determinado como sendo uma consideração, primeiramente, devido à carga de colapso elevada sobre o revestimento de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”), depois a pressão pode ser aliviada através do uso de APRS de ventilação exterior tanto em colunas de 50,80 cm (20”) como de 40,60 cm (16”) ou um APRS de atuação interior no revestimento de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) (consultar Figura 4).
[0035] Um APRS de atuação externa protege o revestimento de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) através de ventilação de pressão excessiva na direção de “explosão”. Assim, o dispositivo APRS deveria ser especificado para liberar pressão antes que a resistência de colapso de coluna interna fosse excedida. Idealmente, o índice de pressão do dispositivo APRS é especificado para exceder a pressão mínima de rendimento interno de revestimento externo (MIYP) de modo que o mesmo não interfira com o processo de projeto de revestimento normal, mas que também seja mais baixo que o índice de ruptura mecânica do tubo.
[0036] Uma segunda maneira de proteger o revestimento de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) de colapso mecânico é incluir um APRS de atuação interior dentro da coluna de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”). Um revestimento 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) em colapso poderia colocar uma carga de choque não uniforme sobre o revestimento de produção, propagando possivelmente a falha para as colunas internas. Em vez de arriscar esse cenário de falha catastrófico, um dispositivo APRS de atuação interior poderia fornecer um meio de equalizar pressão de colapso diferencial através de 33 a 7,60/20,30 cm (13 a 3/8”) antes de alcançar o limiar de colapso mecânico.
[0037] Voltando agora para as Figuras 1 e 2, é mostrada uma explicação parcialmente esquemática, simplificada do sistema ARPS aprimorado da invenção. O sistema inclui um acoplamento de revestimento, designado, geralmente, como 100 na Figura 1. O acoplamento de revestimento seria projetado para ser usado dentro de uma coluna de revestimento situada em um furo de poço abaixo da cabeça de poço submarina. Conforme explicado em relação à Figura 3, a cabeça de poço submarina seria conectada por um conduto submarino a uma estação de trabalho flutuante. A cabeça de poço submarina seria, tipicamente, conectada a uma pluralidade de colunas de revestimento situadas no furo de poço abaixo da cabeça de poço submarina e definiria pelo menos um espaço anular de revestimento entre os mesmos.
[0038] Conforme mostrado na Figura 1, o acoplamento de revestimento 100 tem, pelo menos, um alojamento de receptáculo 102 para alojar um recurso de alívio de pressão, tal como uma válvula de alívio de pressão. O acoplamento de revestimento 100 tem paredes laterais 104 que definem um interior 106 e um exterior 108 e aberturas de extremidades opostas 110, 112 do acoplamento. As extremidades opostas do acoplamento modificado seriam rosqueadas apropriadamente para permitir que o acoplamento de revestimento seja integrado no revestimento de poço coluna.
[0039] Conforme pode ser visto na Figura 1, o alojamento de receptáculo 102 inclui um furo passante 114 com aberturas de extremidades opostas 116, 118. O furo passante 114 do alojamento de receptáculo se comunica com o interior 106 do acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade 116 do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade oposta 118 do mesmo. No exemplo mostrado, o furo passante 114 se comunica com o acoplamento de revestimento interior por meio de uma porta 120 fornecida na parede lateral 104 do acoplamento de revestimento.
[0040] A válvula de alívio de pressão particular que compõe uma parte do dispositivo APRS mostrado nas Figuras 1 e 2 é constituída de uma mola helicoidal 122 e uma esfera de vedação 124. O furo passante 114 do alojamento de receptáculo 102 inclui uma sede de esfera 126 adjacente a uma abertura de extremidade do mesmo que recebe a esfera de vedação 124 para estabelecer a vedação estanque de fluidos quando na posição mostrada na Figura 1. A mola helicoidal 122 atua como um elemento de tensionamento para impelir a esfera de vedação 124 na direção da sede de esfera 126. Uma porca de ajuste 128 é situada abaixo da mola helicoidal 122 para ajustar a quantidade de tensão sobre uma mola e, por sua vez, sobre a esfera de vedação 124. O ajuste de tensão também poderia ser conseguido de outras maneiras, como através de instalação de uma ou mais arruelas, molas de Belleville ou similares, abaixo da mola helicoidal 122.
[0041] Em uso, a esfera de vedação 124 é exposta à pressão anular aprisionada entre os comprimentos sucessivos de revestimento de poço situados no furo de poço. A quantidade de tensão exercida sobre a esfera pelo elemento de tensionamento (mola helicoidal 122) é selecionada para permitir que a esfera desloque a sede de esfera e para, desse modo, liberar a pressão anular aprisionada entre as colunas de revestimento selecionadas, uma vez que a pressão anular predeterminada é alcançada.
[0042] Conforme mostrado na Figura 2, o furo passante 114 pode ter uma sede de esfera disposta opostamente130 adjacente à abertura de extremidade 118, por meio da qual a válvula de alívio de pressão pode ser operada em duas direções, dependendo de qual sede de esfera recebe a esfera de vedação. A Figura 1 mostra a válvula de alívio de pressão disposta para ser atuada pela pressão interna dentro da coluna de revestimento. A Figura 2 mostra a disposição oposta em que a válvula de alívio de pressão é atuada pela pressão externa. A natureza reversível da válvula de alívio de pressão economiza custos de inventário e simplifica a montagem e reparo.
[0043] A Figura 6 mostra uma versão particularmente preferida da válvula de alívio de pressão anular da invenção. Nesse caso, a válvula de alívio de pressão (geralmente designada como 135) é alojada em uma parede lateral 134 do acoplamento de revestimento 136, para que nenhuma protuberância seja criada no diâmetro externo da coluna de revestimento. Conforme mostrado na Figura 6, o acoplamento de revestimento 136 tem paredes laterais interiores e exteriores 138, 140, sendo que as paredes laterais interiores 138 definem o interior da coluna de revestimento. O acoplamento por si próprio teria extremidades rosqueadas opostas para permitir que o acoplamento de revestimento seja integrado na coluna de revestimento de poço.
[0044] Conforme pode ser visto na Figura 6, a válvula de alívio de pressão tem, novamente, um furo passante 142 com abertura de extremidade oposta 144, 146. O furo passante 146 da válvula se comunica com o interior do acoplamento de revestimento em uma extremidade do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento em uma abertura de extremidade oposta do mesmo.
[0045] A válvula de alívio de pressão particular que compõe uma parte do dispositivo APRS mostrado nas Figuras 6 e 7 é constituída por uma arruela de pressão Belleville, que exerce tensão sobre uma esfera 150. O furo passante 142 da válvula inclui uma sede de esfera 152 adjacente a uma abertura de extremidade do mesmo que recebe a esfera de vedação 150 para estabelecer uma vedação estanque de fluidos quando na posição mostrada na Figura 6. Uma arruela de pressão Belleville 148 é recebida ao redor de um portador de mola 149. A arruela de pressão Belleville 148 atua como um elemento de tensionamento para impelir a esfera de vedação 150 na direção da sede de esfera 146. Uma porca de ajuste 154 é fornecida para ajustar a quantidade de tensão sobre uma arruela de pressão e, por sua vez, sobre a esfera de vedação 150. A Figura 6A é uma vista de topo da válvula de alívio de pressão da Figura 6.
[0046] A Figura 7 é uma vista similar à Figura 6 exceto que a sede de esfera, a esfera e a mola de tensionamento são dispostas opostamente para que a pressão externa à coluna de revestimento atue sobre uma esfera para desativar a válvula. Assim, as Figuras 6 e 7 correspondem às vistas esquemáticas apresentadas e descritas em relação às Figuras 1 e 2, respectivamente. As partes de componentes nas Figuras 7 e 7A são numeradas com números primos para indicar as partes correspondentes. A Figura 7A é uma vista de topo da válvula da Figura 7.
[0047] Observa-se que os acoplamentos de revestimento 136, 136’ podem aceitar qualquer um dos dois corpos de válvula respectivos e dos componentes de corpo de válvula através do simples rosqueamento do respectivo corpo de válvula dentro da abertura de rosqueamento conjugada fornecida no acoplamento de revestimento. Esse recurso fornece uma opção “bidirecional”, sem a solicitação de um fornecimento de um inventário de diferentes tipos de acoplamentos de revestimento.
[0048] Uma invenção foi descrita com várias vantagens. A função de alívio de pressão do acoplamento de revestimento modificado irá reter uma pressão interna suficiente para permitir a verificação de pressão do revestimento e irá liberar de forma confiável quando a pressão alcançar um nível predeterminado. Esse nível predeterminado é menor que a pressão de colapso da coluna interna e menor que a pressão de rotura da coluna externa. O acoplamento de revestimento da invenção é relativamente pouco dispendioso para fabricar e é confiável na operação. A válvula de alívio de pressão usada no acoplamento de revestimento pode ser fornecida com uma sede de esfera adjacente na abertura de extremidade da mesma, por meio da qual a válvula de alívio de pressão pode ser operada nas duas direções, dependendo de qual sede de esfera recebe a esfera de vedação. A pressão na qual a esfera de vedação libera pode ser compensada quanto à temperatura. O acoplamento de revestimento pode ser removido da coluna de revestimento, reparado e, então, reinstalado na coluna de revestimento. O mesmo pode ser convenientemente reparado no local do poço e ter a pressão ajustada no local do poço.
[0049] Embora a invenção seja mostrada em apenas duas de suas formas, a mesma não é, assim, limitada, mas está suscetível a várias mudanças e modificações sem se afastar do espírito da mesma.
Claims (7)
1. Combinação, em que uma cabeça de poço submarina (316) conectada por um conduto submarino (314) a uma estação de trabalho flutuante (306), em que a cabeça de poço submarino é conectada a uma pluralidade de colunas de revestimento (312) situadas em um poço (318) abaixo da cabeça do poço submarino e que define pelo menos um anular de revestimento entre os mesmos, caracterizada pelo fato de que a combinação compreende adicionalmente:um alojamento de acoplamento de revestimento modificado (136) para alojar uma válvula de alívio de pressão, em que o acoplamento de revestimento é situado dentro de pelo menos uma dentre a pluralidade de colunas de revestimento (312) situadas no poço (318) abaixo da cabeça do poço submarino(316);o acoplamento de revestimento modificado (138,140) que tem paredes laterais que definem um interior e um exterior do acoplamento, e em que o acoplamento inclui um corpo de válvula (136) com um furo passante (142) com abertura de extremidade oposta (144, 146), em que o furo passante (142) do corpo de válvula se comunica com o interior do acoplamento de revestimento modificado em uma abertura de extremidade (146) do mesmo e com uma área que circunda o acoplamento de revestimento modificado em uma abertura de extremidade oposta do mesmo (144) e em que o corpo de válvula adjacente à abertura de extremidade oposta está nivelado com as paredes laterais externas (140) do acoplamento de revestimento de modo que nenhuma protuberância seja criada pela presença do corpo de válvula no acoplamento de revestimento ou em relação ao restante da coluna de revestimento;em que o furo passante (142) do corpo de válvula inclui uma sede de esfera (152) adjacente a uma abertura de extremidade do mesmo que recebe a esfera de vedação (150), e em que a esfera é impelida na direção da sede de esfera por um elemento de tensionamento (148) situado dentro do furo passante que exerce uma determinada quantidade de tensão sobre a esfera;em que a esfera (150) é exposta à pressão anular aprisionada entre comprimentos sucessivos de revestimento de poço (312) situados no poço (318) e em que a quantidade de tensão exercida sobre a esfera pelo elemento de tensionamento (148) é selecionada para permitir que a esfera desloque uma sede de esfera (152) e, desse modo, libere a pressão anular aprisionada entre as colunas de revestimento selecionadas, uma vez que uma pressão anular predeterminada é alcançada; eem que o acoplamento de revestimento modificado (136) tem uma abertura roscada que pode receber dois estilos diferentes de corpos de válvula (Figuras 6 e 7), um que é acionado pela pressão do revestimento interno (Figura 6) e outro que é acionado pelo revestimento externo pressão (Figura 7).
2. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de tensionamento (148) é selecionado a partir do grupo que consiste em molas helicoidais, arruelas, arruelas de pressão Belleville e combinações das mesmas.
3. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o furo passante (142) se comunica com o interior do acoplamento de revestimento por uma porta fornecida em uma parede lateral do acoplamento de revestimento.
4. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de revestimento modificado (136) pode ser removido da coluna de revestimento, permitindo que seja reparado e, então, reinstalado em uma coluna de revestimento.
5. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de revestimento modificado (136) é utilizável em um local de poço.
6. Combinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de revestimento modificado (136) é ajustado por pressão em um local de poço.
7. Acoplamento de revestimento modificado (136) para uso em uma instalação de cabeça de poço submarino (316) incluindo uma pluralidade de colunas de revestimento (312) localizadas em um poço (318) abaixo da cabeça de poço submarino e definindo pelo menos um anular de revestimento entre os mesmos, caracterizado pelo fato de que compreende:um acoplamento de revestimento modificado (136) para alojar uma válvula de alívio de pressão (135), o acoplamento de revestimento modificado (136) sendo posicionável dentro de pelo menos uma da pluralidade de colunas de revestimento (312) localizadas no poço (318) abaixo do poço submarino cabeça;o acoplamento de revestimento modificado (136) tendo paredes laterais (138, 149) que definem um interior e um exterior do acoplamento e em que o acoplamento inclui um corpo de válvula com um furo passante (142) com aberturas de extremidade opostas (144, 146), o orifício de passagem (142) do corpo da válvula comunicando-se com o interior do acoplamento de revestimento modificado em uma abertura de extremidade do mesmo (152) e com uma área em torno do acoplamento de revestimento modificado em uma abertura de extremidade oposta (144), e em que a válvula o corpo adjacente à abertura de extremidade oposta está nivelado com as paredes laterais externas (140) do acoplamento de revestimento de modo que nenhuma protuberância seja criada pela presença do corpo de válvula no acoplamento de revestimento ou em relação ao restante da coluna de revestimento;em que o orifício de passagem (142) do corpo da válvula inclui uma sede esférica (152) adjacente a uma abertura de extremidade (144) que recebe uma esfera de vedação (150) e em que a esfera é impelida na direção da sede esférica (152 ) por um elemento de tensão (148) localizado dentro do furo passante (142) que exerce uma determinada quantidade de tensão na esfera;em que a esfera (150) é exposta à pressão anular presa entre comprimentos sucessivos do revestimento do poço (312) localizado no poço (318) e em que uma porca de ajuste (154) é recebida roscadamente dentro do corpo da válvula em contato com o elemento tensor (148), a porca de ajuste (154) sendo ajustada por rosca a partir do exterior do acoplamento de revestimento modificado, pelo que a quantidade de tensão exercida na esfera (150) pelo elemento de tensão (148) pode ser selecionada no local do poço para permitir a esfera (150) para se mover para fora da sede da esfera (152) e, desse modo, liberar a pressão anular presa entre as colunas de revestimento selecionadas uma vez que uma pressão anular predeterminada seja atingida;em que o acoplamento de revestimento modificado (136) tem uma abertura roscada que pode receber dois estilos diferentes de corpos de válvula (Figuras 6 e 7), um que é acionado pela pressão do revestimento interno (Figura 6) e outro que é acionado pelo revestimento externo pressão (Figura 7).
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