BR112015021095A2

BR112015021095A2 - conjunto e arranjo para coluna de perfuração composta por hastes lisas, para sistema de segurança contra influxo na etapa de perfuração de poços óleo/gás

Info

Publication number: BR112015021095A2
Application number: BR112015021095-3A
Authority: BR
Inventors: Antonio Sergio CAVALHEIRO; Mario Cesar Pereira Dos Santos; Leandro Diniz Brandão ROCHA; Hamilton Suss Júnior; José Roberto Scalon Cotello; Ronaldo Soares Eisele
Original assignee: Slim Drilling Serviços De Perfuração S.A.
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2020-10-27
Also published as: US10465467B2; WO2015077849A1; US20160298411A1

Abstract

  RESUMO CONJUNTO E ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS, PARA SISTEMA DE SEGURANÇA CONTRA INFLUXO NA ETAPA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS ÓLEO/GÁS. Para sistema de segurança, evitando influxo, quando da perfuração em poços de óleo e gás. O conjunto é formado por um suporte tubular (1) recebe ponteira de borracha (37) montada em bloco composto por elementos de vedação e travamento. O conjunto recebe, no BOP, a ultrapassagem da coluna de hastes lisas (H) de um equipamento de perfuração óleo/gás. A ponteira (37) irá receber diretamente a pressão imposta por gás ou fluido indesejado (G) escapando em caso de influxo não detectado imediatamente. Sob pressão, a parede cônica da ponteira (37), em ação contrária comprime a coluna de perfuração provocando automaticamente eficiente vedação, impedindo que o gás ou fluido indesejado (G) suba e atinja a plataforma (P). Também automaticamente o gás (G), por não ter onde escapar, é dirigido por um bocal perpendicular (4) do suporte (1) para a queima em queimador afastado da plataforma (P) até a tomada de providências, de forma segura, para o controle do influxo.

Description

“CONJUNTO E ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS, PARA SISTEMA DE SEGURANÇA CONTRA INFLUXO NA ETAPA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS ÓLEO/GÁS”

[001] Refere-se o presente relatório descritivo, a um pedido de patente de invenção para um conjunto composto basicamente por um suporte tubular receptor de um bloco giratório com ponteira emborrachada, tendo seus elementos devidamente montados e travados entre si com meios eficazes de vedação, para uso em coluna de perfuração de poço óleo/gás. Através do conjunto é possibilitado o uso de hastes lisas na perfuração de poço óleo/gás, formando ainda bloqueio de saída e desvio automáticos de gases em situações de influxo.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Como é de conhecimento, o ferramental para equipamentos de sondagem gás/óleo utiliza-se, resumidamente, de uma broca ou coroa de perfuração ligada a hastes em giro, avançando solo adentro até atingir a camada desejada, para o trabalho de prospecção.

[003] A título exemplificativo pode ser citado o documento PI 1003499 depositado em 24.09.2010, denominado “ADAPTAÇÃO EM CONJUNTO DE FERRAMENTA PARA PERFURAÇÃO DIAMANTADA, EM EQUIPAMENTO DE SONDAGEM”, o qual pleiteia um aumento no diâmetro interno da coroa de perfuração do equipamento de sondagem, mantendo, no entanto, o mesmo diâmetro externo, padrão. Com isso a lâmina de corte pode ter espessura mais reduzida e, por ser mais leve, ganhar mais velocidade no giro durante o trabalho de perfuração. A adaptação pode ser instalada normalmente, sem exigir alterações no equipamento de sondagem.

[004] De qualquer forma, uma das grandes preocupações nesses sistemas de perfuração para a sondagem de gás/óleo é o fenômeno denominado “influxo”, quando a broca do ferramental atinge uma camada carregada de gás que, sob forte pressão, escapa pela coluna de perfuração.

[005] Por isso é exigida constante atenção por parte dos operadores, que devem fechar imediatamente válvulas e gavetas do “BOP” no sentido de impedir a subida do gás e controlar o influxo para que a perfuração prossiga. Ocorre que, se por um descuido do operador ou por presença de pressões anormais de fluídos dentro da rocha perfurada ou por qualquer outro motivo, não ser detectado o influxo a tempo de fechar as válvulas preventoras, o gás pode adentrar ao poço e subir até atingir a plataforma na atmosfera, expondo-a a riscos de explosão.

OBJETIVO DA PATENTE

[006] O conjunto em questão, motivo desse pedido de patente, após montagem especialmente desenvolvida para o projeto, é instalado para receber a ultrapassagem da coluna de perfuração, formando um sistema de segurança pelo qual, quando da ocorrência de influxo e caso tal evento passe desapercebido, seus elementos atuem em colaboração com a própria pressão imposta pelo gás para provocar o bloqueio seguido do desvio, automaticamente, dirigindo o referido fluido a um dispositivo queimador do gás ou fluido advindo do poço, devidamente afastado da plataforma, formando assim um sistema que proporciona tempo hábil para que o influxo indesejado seja controlado com segurança.

[007] Explicado superficialmente, passa o conjunto e o sistema que os envolvem, a serem melhor detalhados através dos desenhos anexos:

[008] Figura | — vista em perspectiva explodida, mostrando todos os componentes do conjunto, dentre os quais observa-se, em alinhamento, o suporte tubular com sua abraçadeira, um eixo vazado, dois rolamentos e suas capas, uma luva inferior e tampões anelares além de anéis de retenção;

[009] Figura 2 — vista segundo figura anterior, mostrando no detalhe A, o eixo recebendo seus dois rolamentos;

[010] Figura 3 — vista segundo figura anterior, mostrando no detalhe B, o eixo com os rolamentos após receberem suas capas;

[011] Figura 4 — vista segundo figura anterior, mostrando no detalhe C, os tampões anelares, superior e inferior contrapostos, recebendo anéis de retenção em seus alojamentos;

[012] Figura 5 — vista segundo figura anterior, mostrando no detalhe D, o tampão anelar inferior introduzido pelo extremo roscado do eixo;

[013] Figura 6 — vista segundo figura anterior, mostrando no detalhe E, o eixo com os rolamentos envolvido por uma luva, cuja gola acomoda-se no tampão anelar inferior;

[014] Figura 7 — vista segundo figura anterior, mostrando o tampão anelar superior introduzido pela luva, em cujo bocal superior é acomodado para receber aparafusamento, para o travamento de todo esse conjunto;

[015] Figura 8 - vista segundo figura anterior, mostrando o eixo recebendo, no seu terminal roscado, a ponteira de borracha, formando o bloco giratório. Nessa vista é mostrado que a ponteira está alinhada à gola do suporte tubular;

[016] Figuras 9, 10 e 11 — vistas em perspectiva mostrando, em sequência, que o bloco giratório foi assentado pela gola da luva na gola do suporte tubular que, por sua vez, recebe a introdução da ponteira de borracha. Em seguida as golas são envolvidas pela abraçadeira do suporte tubular que através de seu fecho provoca o travamento do conjunto;

[017] Figura 12 — corte segundo figura anterior;

[018] Figura 13 — vista segundo corte A-A, mostrando o conjunto para utilização no BOP, quando irá receber a introdução de hastes lisas unidas ente si por conexões macho e fêmea. Como se percebe, o conjunto irá possibilitar o emprego de hastes lisas na etapa de perfuração óleo/gás;

[019] Figura 14 — vista segundo corte A-A, mostrando a haste passando pelo eixo e abraçada pela ponteira, em giro, para o trabalho de perfuração;

[020] Figura 15 — vista segundo corte A-A, mostrando a plataforma do poço, a partir da qual são inseridas as hastes. Como se observa pelas setas tracejadas, ao ocorrer o influxo o gás, ao escapar pelo furo atinge a ponteira de borracha. Por ser cônica, ao receber a grande pressão imposta pelo influxo diretamente na sua parede em ângulo, a ponteira naturalmente comprime em sentido contrário a haste lisa. Nessa condição o gás ou fluido sob pressão nO0ão encontra frestas para que possa escapar e é desviado para um bocal perpendicular do suporte tubular, sendo então dirigido por tubulação a um queimador (não mostrado) longe da plataforma, onde será queimado, gerando assim tempo hábil e com segurança para o controle do influxo.

[021] Em conformidade com os desenhos anexos, o “CONJUNTO E

ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS, PARA SISTEMA DE SEGURANÇA CONTRA INFLUXO NA ETAPA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS ÓLEO/GÁS”, objeto desse presente pedido de patente de invenção constitui-se, como ilustra a figura 1, a partir de um suporte tubular (1) com base anelar (2) vazada por furos radiais oblongos (3), projetando um bocal perpendicular (4) com flange (5) com furação. Em sua borda superior o suporte tubular (1) forma um colar (6) com borda inferior chanfrada (7) e um rebaixo (8) em sua face interna, sendo incorporada imediatamente abaixo do referido colar (6) uma aba (9) com pinos verticais (10) de articulação dos terminais de um par de abraçadeiras (11) com fecho (12) e canal interno (13), delimitando paredes chanfradas superior (14) e inferior (15).

[022] O suporte (1) trabalha com um bloco giratório composto por eixo (16) vazado dotado de extremo superior liso (17) e extremo inferior roscado (18), além de um batente intermediário externo (19) onde assentam-se dois rolamentos contrapostos (20), como ilustra o detalhe A da figura 2, receptores de respectivas capas (21), como mostra o detalhe B da figura 3. O eixo (16) montado com seus rolamentos (20) aloja-se em uma luva (22) com colar externo (23) de borda superior chanfrada (24), como mostra o detalhe E da figura 6, dita luva (22) dotada também de uma cavidade inferior (25) para anel de vedação além de um rebaixo (26) em sua face interna.

[023] A luva (22) possui ainda os bocais superior (27) e inferior (28) com furação (29) receptora de parafusos (30) de travamento na furação correspondente (31) de respectivos tampões anelares (32), introduzidos em contraposição tanto pelo extremo roscado (18) quanto pelo extremo liso (17) do eixo (16). Cada um dos tampões anelares (32) é dotado de sulcos externos (33) receptores de anel de vedação, além de batente interno (34) separador de alojamentos (35) para anéis de retenção (36), como mostra o detalhe C da figura 4.

[024] Após o aparafusamento dos tampões anelares (32) nos bocais (27) e (28) da luva (22), os extremos liso (17) e roscado (18) do eixo vazado (16)

mantêm-se expostos, como mostra a figura 7, para que, pelo referido extremo roscado (18) seja rosqueada uma ponteira cônica emborrachada (37), como mostra a figura 8.

[025] Pelo colar (23) da luva (22) o bloco giratório é assentado no colar (6) do suporte (1), simultaneamente à introdução, no corpo tubular deste último (1), da ponteira cônica emborrachada (37), como mostra a figura 9. Nessa condição, como é mostrado pelo corte A-A da figura 12, a ponteira emborrachada (37), por ser de menor diâmetro permanece livre no interior do suporte tubular (1) que terá seu colar (6) e o colar (23) da luva (22) faceados formando um berço, pelos rebaixos (8) e (26), de acomodação de um dos tampões anelares (32). Pelos chanfros opostos (7) e (24) das bordas do suporte tubular (1) e da luva (22) dá-se o acoplamento, justo, em sistema de rampa, do canal interno (13) das abraçadeiras (11) como mostra a figura 12, as quais provocam forte aperto quando do aparafusamento de seu fecho (12) comprimindo o anel da cavidade (25) para a vedação.

[026] Assim constituído o conjunto, como mostra a figura 13, o mesmo será fixado pelos furos oblongos (3) de sua base (2), no BOP, para receber a passagem de hastes (H) lisas da coluna de perfuração, forçadas pelo mandril do equipamento de sondagem. Ao ultrapassar o conjunto, a coluna de perfuração é abraçada pela ponteira (37), sob forte interferência de superfícies (borracha e metal), como mostra a figura 14.

[027] Como mostra a figura 15, na plataforma (P), quando da etapa de perfuração, o giro da coluna ocorre normalmente vencendo a interferência da ponteira sobre a haste lisa (H). Quando atingida uma camada de gás e ocorrer influxo e por alguma falha por parte do operador tal evento não for detectado, o gás ou fluido indesejado (G) que escapa atinge diretamente a ponteira (37) que pela conicidade de sua parede favorece com que a mesma seja (37) pressionada em forte pressão e em sentido contrário à expansão.

[028] Dessa forma, quanto maior a pressão imposta pelo gás ou fluido indesejado (G) maior será a aderência da ponteira (37) e consequentemente a vedação, que ocorre de forma automática. Com o bloqueio o gás ou fluido indesejado (G) é impedido de subir e atingir a plataforma (P), sendo então forçado automaticamente para o bocal perpendicular (4) que por tubulação dirige o referido fluido a um dispositivo queimador (não mostrado) para a queima, afastado da plataforma.

[029] Com isso o operador ganha tempo suficiente para controlar o influxo, de forma segura.

Claims

REIVINDICAÇÕES 1) “CONJUNTO E ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS”, constituído a partir de suporte tubular (1) com base anelar (2) vazada por furos radiais oblongos (3), projetando um bocal perpendicular (4) com flange (5) e furação caracterizado por, em sua borda superior o suporte tubular (1) formar um colar (6) com borda inferior chanfrada (7) e rebaixo (8) em sua face interna, incorporando imediatamente abaixo do referido colar (6) uma aba (9) com pinos verticais (10) de articulação de terminais de um par de abraçadeiras (11) com fecho (12) e canal interno (13), delimitando paredes chanfradas superior (14) e inferior (15), sendo o suporte (1) completado por um eixo (16) vazado com extremos superior liso (17) e inferior roscado (18), batente intermediário externo (19) de assentamento de dois rolamentos contrapostos (20) receptores de respectivas capas (21), dito eixo (16) montado com seus rolamentos (20) e alojando-se em uma luva (22) com colar externo (23) de borda superior chanfrada (24), cavidade inferior (25) para anel de vedação, rebaixo (26) em sua face interna e, ainda, bocais superior (27) e inferior (28) com furação (29) receptora de parafusos (30) de travamento na furação correspondente (31) de respectivos tampões anelares (32), contrapostos, introduzidos tanto pelo extremo roscado (18) quanto pelo extremo liso (17) do eixo (16), sendo cada um dos tampões anelares (32) dotados de sulcos externos (33) receptores de anel de vedação, além de batente interno (34) separador de alojamentos (35) para anéis de retenção (36).
2) “CONJUNTO E ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS”, de acordo com reivindicação |, caracterizado por, após o aparafusamento dos tampões anelares (32) nos bocais (27) e (28) da luva (22), os extremos liso (17) e roscado (18) do eixo vazado (16) manterem-se expostos para que, pelo referido extremo roscado (18) seja rosqueada uma ponteira cônica emborrachada (37), introduzida no corpo tubular (1) cujo colar (6) recebe o colar (23) da luva (22), formando pelos rebaixos (8) e (26), um encaixe para um dos tampões (32), ao passo que, pelos chanfros opostos (7) e (24) das bordas ocorrer o acoplamento em rampa do canal (13) da abraçadeira (11) e travamento pelo fecho (12), com vedação pelo anel da cavidade (25). 3) “CONJUNTO E ARRANJO PARA COLUNA DE PERFURAÇÃO COMPOSTA POR HASTES LISAS”, de acordo com reivindicações | e 2, após fixação do suporte tubular (1) pelos furos (3) de sua da base (2), no BOP (conjunto de válvulas preventoras), o conjunto receber a passagem da coluna de perfuração, caracterizada por hastes lisas (H) abraçadas pela ponteira (37), sob forte interferência de superfícies (borracha e metal). 4) “SISTEMA DE SEGURANÇA CONTRA INFLUXO NA ETAPA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS ÓLEO/GÁS”, de acordo com reivindicações 1, 2 e 3, durante o giro normal da coluna de perfuração vencendo a interferência da ponteira (37) sobre as hastes lisas (H), em caso deinfluxo e tal evento não detectado, o gás ou fluido indesejado (G) escapando atingir diretamente a ponteira (37), a qual é caracterizada por, pela conicidade de sua parede, favorecer com que seja pressionada contrariamente à forte pressão imposta pelo gás ou fluido indesejado (G) de modo a comprimir automaticamente a haste lisa (H) da coluna de perfuração. 5) “SISTEMA DE SEGURANÇA CONTRA INFLUXO NA ETAPA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS ÓLEO/GÁS”, de acordo com reivindicação 4, caracterizado por, após o bloqueio, o gás ou fluido indesejado (G) impedido de subir ao longo da coluna de perfuração, ser forçado automaticamente pelo bocal perpendicular (4) do suporte tubular (1) que, por tubulação dirige o referido fluido a um queimador (não mostrado) para a queima, afastado da plataforma (P).