BR112015021818B1

BR112015021818B1 - tampa de árvore de bomba elétrica submersível

Info

Publication number: BR112015021818B1
Application number: BR112015021818-0A
Authority: BR
Inventors: Moacir FARIAS; Rodrigo BERNARDES
Original assignee: Aker Solutions Inc
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2021-07-06
Also published as: CA2902807A1; WO2014137407A2; WO2014137407A3; US20160002997A1; BR112015021818A2; MY182896A; NO2860516T3; CA2902807C; EP2964875A2; US10513903B2; EP2964875B1; DK2964875T3

Abstract

TAMPA DE ÁRVORE DE BOMBA ELÉTRICA SUBMERSÍVEL. Sistemas e métodos que oferecem uma tampa de árvore que permite que a potência, sinal e/ ou conexões de função hidráulicas sejam estabelecida entre uma bomba submer-sível elétrica e um sistema de controle de árvore de Nata vertical (VXT) são fornecidos. A tampa de árvore inclui um Sistema de passagem de alimentação elétrica (EFS) que tem um ferrão eletro-hidráulico configurado para formar uma conexão com um plugue de sus-pensor de ESP da Bomba Elétrica Submersível (ESP). A tampa de árvore está configura-da para bloquear a árvore de Natal vertical (VXT) e proporcionar um elemento de barreira de vedação secundário para o ambiente.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se de modo geral a montagens de poços submarinos e, mais particularmente, a métodos e sistemas para o fornecimento de uma tampa de árvore para equipamentos da árvore de Natal.

Antecedentes da Invenção

[0002] No campo de poços submarinos de hidrocarbonetos, é comum utilizar "Árvores de natal" quando da recuperação de materiais, tais como petróleo ou gás, a partir de um poço. Árvores de natal executam um número de funções e podem ser configuradas para, por exemplo, dirigir a produção de materiais para uma linha de fluxo na árvore de produção, regular o fluxo de fluido, monitorar os parâmetros do poço, tais como pressão e temperatura, e fornecer meios de segurança para interromper o fluxo.

[0003] Tradicionalmente, uma árvore de Natal (ou "árvore X-mas" ou "XT") é categorizada como uma XT "Horizontal" (HXT) ou uma XT convencional ou "Vertical" (VXT). Uma VXT típica pode incluir, por exemplo, um furo de produção e anelar que passa verticalmente através do corpo da árvore, de um sistema de suspensor de tubos, válvulas, e um ou mais sistemas de controle. A VXT também pode incluir uma série de válvulas de guilhotina configuradas acima do suspensor de tubos, que pousa na cabeça do poço ou Spool de Cabeça de tubo, de tal forma que uma VXT submarina pode ser recuperada sem a necessidade de recuperar o término no fundo do poço. É comum que a válvula principal e a válvula swab de uma VXT a seja empilhada verticalmente. Uma VXT pode também ser equipada com uma tampa de árvore para vedar a árvore a partir do ambiente externo e proporcionar uma barreira adicional à pressão interna.

[0004] No entanto, o presente equipamento ou VXTs não permite a operação de uma bomba elétrica submersível no fundo do poço (ESP) através de uma conexão de correspondência molhada de energia, sinais e/ ou linhas hidráulicas, proporcionando uma barreira de pressão secundária ao ambiente.

[0005] Consequentemente, existe uma necessidade de sistemas e métodos para proporcionar uma tampa de árvore que permite que a potência, sinal e/ ou conexões de função hidráulicas seja estabelecida entre uma bomba submersível elétrica e um sistema de controle de árvore de Natal Vertical (VXT).

Sumário da Invenção

[0006] De acordo com concretizações da presente invenção, uma tampa de árvore é divulgada que permite que a potência, o sinal e/ ou conexões de função hidráulica sejam estabelecidas entre uma bomba elétrica submersível (ESP) e um sistema de controle de Árvore de Natal vertical (VXT) através a tampa de árvore ESP. Em certos aspectos, a tampa de Árvore inclui um sistema de passagem elétrico (EFS) que tem um ferrão eletro-hidráulico configurado para formar uma conexão com um plugue de suspensor ESP da bomba submersível elétrica. A tampa de árvore está configurada para bloquear na VXT e proporcionar um elemento de barreira secundária, por exemplo vedação de metal a metal ou resiliente como uma opção, para o ambiente.

[0007] Num aspecto particular, a uma tampa de árvore de ESP é fornecida com um mecanismo de bloqueio configurado para engatar uma superfície de travamento vertical de um mandril da árvore de Natal de uma montagem de poço submarino. Um EFS da Tampa de árvore está configurado para fornecer um ou mais de energia, sinais e conexões de função hidráulicas para um ESP dentro da montagem de poço submarino. Em certos aspectos, o EFS inclui um ferrão eletro-hidráulico que está configurado para fornecer a energia, o sinal e conexões de função hidráulicas entre a bomba elétrica submersível (ESP) e um sistema de controle da estrutura da árvore de Natal vertical. O ferrão eletro-hidráulico pode ser extensível para exercer uma conexão de extensão molhada em um plugue de suspensor de ESP do ESP.

[0008] De acordo com certos aspectos, é proporcionado um método para a fixação de uma Tampa de árvore de ESP para uma montagem de poço submarino tendo uma cabeça de poço ou Spool de Cabeça de tubulação (THS) e mandril de árvore de Natal vertical. O método pode incluir uma etapa de fechar uma ou mais válvulas de produção do equipamento de Árvore de Natal vertical, incluindo a válvula de produção mais elevada, e a abertura de uma válvula de drenagem. O método pode incluir ainda uma etapa de travamento da tampa de árvore para o equipamento de árvore de Natal vertical, abrindo a válvula de produção mais alta, e que se prolonga de um ferrão para engatar um plugue de suspensor de ESP de ESP a montante da montagem de poço submarino. Em certos aspectos, o ferrão pode ser parte de um EFS que atravessa a tampa de árvore e fornece um ou mais de energia, sinais e conexões de função hidráulicas entre a ESP e um sistema de controle do equipamento de Árvore de Natal Vertical. O método também pode incluir uma etapa de bloqueio do EFS após a ativação do plugue de suspensor de ESP, de modo a impedir o movimento vertical.

[0009] De acordo com certos aspectos, concretizações proporcionam um conjunto de poço de hidrocarbonetos submarino, que inclui uma cabeça de poço ou uma THS, uma árvore de Natal Vertical acoplada à cabeça do poço ou THS, uma tampa de árvore, e um ESP a montante. A Tampa de Árvore inclui um EFS configurado para fornecer um ou mais de energia, sinais e conexões de função hidráulicas para a ESP, formando uma conexão de correspondência molhada com um plugue do suspensor de ESP do ESP. Em certos aspectos, o EFS inclui um ferrão eletro-hidráulico extensível.

Breve Descrição dos Desenhos

[0010] Os desenhos anexos, que são aqui incorporados e fazem parte do relatório descritivo, ilustram várias concretizações da presente invenção e, em conjunto com a descrição, servem ainda para explicar os princípios da presente descrição e para permitir que uma pessoa versada na técnica faça e use as concretizações aqui reveladas.

[0011] A figura 1 é uma ilustração de um equipamento de Árvore de Natal vertical com tampa de acordo com concretizações da presente invenção.

[0012] A figura 2 é um fluxograma que ilustra um processo para cobrir uma Equipamento da árvore de Natal Vertical de acordo com concretizações da presente invenção. Descrição Detalhada da Invenção

[0013] Concretizações particulares da presente invenção são dirigidas a uma montagem de poço de hidrocarboneto submarino que inclui uma cabeça de poço ou THS, uma árvore de Natal vertical acoplada à cabeça do poço ou THS, e uma tampa de árvore. O poço e THS podem fornecer, por exemplo, uma interface estrutural e/ ou pressurizada para equipamentos de produção da montagem de poço. A tampa de árvore, por exemplo, como mostrada na figura 1, inclui um EFS configurado para fornecer um ou mais de energia, sinais e conexões de funções hidráulicas de uma bomba elétrica submersível (ESP), formando uma conexão de correspondência molhada com um Plugue do suspensor de ESP do ESP, de tal forma que o ESP pode ser controlado externamente.

[0014] A figura 1 ilustra a porção superior de uma montagem de poço submarino 100 montada com uma tampa de árvore ESP, de acordo com certas concretizações da presente invenção.

[0015] Em algumas concretizações, a montagem 100 inclui o equipamento de Árvore de Natal vertical (VXT ASSY) ligado a um spool de cabeça de tubulação (THS) 102. O equipamento de árvore de Natal pode ser utilizado, por exemplo, para controlar uma pluralidade de funções da montagem de poço. A VXT ASSY é equipada com uma Tampa de Árvore de ESP. A tampa de árvore ESP bloqueia mecanicamente a VXT ASSY, por exemplo, na parte superior da VXT ASSY quer internamente, quer externamente. Uma configuração de travamento externa é mostrada na figura 1, com um mecanismo de bloqueio 104 da tampa de árvore ESP ligado a um mandril 106 da VXT ASSY . O mecanismo de bloqueio, e superfícies de bloqueio da VXT ASSY, podem incluir, por exemplo, anéis divididos, dogs, pinças e/ ou componentes de travamento adicionais, de modo que a tampa de árvore de ESP está em engate rígido com a VXT ASSY. De acordo com certos aspectos, tanto a VXT ASSY e a tampa de árvore ESP pode ter uma vedação metálica ou uma vedação elástica, proporcionando um elemento de barreira de vedação secundário para o ambiente.

[0016] A VXT ASSY inclui uma pluralidade de válvulas. Estas válvulas podem incluir, por exemplo, válvulas anulares (AMV, ASV, AWV) e válvulas de produção (PSVL, pSV2, PMV, VOP). De acordo com certos aspectos, a cabeça de poço e o carretel de cabeça de tubulação (THS) 102 e a VXT ASSY podem ser adaptados para a produção usando uma ESP. Por conseguinte, a VXT ASSY também pode incluir um plugue de suspensor de ESP Cabide uma bomba submersível elétrica de fundo de poço 110. A ESP pode ser usada, por exemplo, para bombear combustíveis fósseis ou, de outro modo, auxiliar na produção de combustíveis fósseis na montagem. Em algumas concretizações, acima do plugue de suspensor de ESP está uma pilha de vedação e um plugue de passagem de alimentação de ferrão 108 com movimento de rotação longitudinal e opcional. Como mostrado na figura 1, uma válvula de PSV1 opcional pode ser proporcionada por baixo do plugue de suspensor de ESP.

[0017] A Tampa de Árvore de ESP, travada na VXT ASSY, pode ser configurada com um sistema de passagem de alimentação elétrica (EFS) para fornecer energia, sinal e/ ou conexões de função hidráulicas entre os componentes internos e externos. Em algumas concretizações, a comunicação é estabelecida quando um ferrão eletro- hidráulico é estendido, por exemplo, hidraulicamente por meio de um veículo remotamente operado (ROV), para envolver uma ligação dentro da VXT ASSY, tal como uma ligação de correspondência molhada no topo do plugue de suspensor de ESP. Em certos aspectos, o ferrão é configurado para deslizar e rodar opcionalmente ao longo de um eixo central através da válvula aberta para cima na VXT ASSY e inclui um ou mais de energia, sinal, e/ ou linhas hidráulicas. Os componentes podem ser alinhados por meio de uma chave de orientação que encaixe uma hélice de acoplamento do plugue de suspensor ou mandril de VXT.

[0018] Referindo-nos agora à figura 2, um fluxograma 200 ilustrando um processo exemplar para a fixação de uma tampa de árvore para um poço de montagem submarino tendo uma cabeça de poço ou THS e um equipamento de Árvore de Natal vertical é mostrado. Em concretizações, o processo 200 pode ser implementado com o equipamento descrito em ligação com a figura 1.

[0019] Na etapa 210, uma válvula de produção entre um local de bloqueio da Tampa de Árvore e a cabeça de poço submarino está fechada. Isto pode, por exemplo, ser a válvula de produção mais elevada do equipamento de Árvore de Natal vertical, tal como PSV2 da válvula representado na figura 1.

[0020] Na etapa 220, uma válvula de drenagem é aberta. A válvula de drenagem pode ser utilizada, por exemplo, para ajustar a pressão na montagem submarina.

[0021] Após a válvula de produção ser fechada e uma válvula de drenagem ser aberta, a tampa de árvore ESP está bloqueada para o mandril de árvore de Natal vertical na etapa 230. A tampa de árvore ESP pode ser de um estilo de bloqueio interno ou externo. Uma tampa de árvore de ESP exemplar bloqueada externamente é mostrada na Figura 1, e está ligada ao equipamento de árvore vertical, através das suas superfícies de bloqueio e o mecanismo de bloqueio da tampa da árvore.

[0022] Uma vez que a tampa de árvore ESP está bloqueada na VXT, a válvula de produção é reaberta na etapa 240. A abertura da válvula de produção superior permite acesso ao plugue de suspensor de ESP por um Sistema de passagem de alimentação Elétrico (EFS) da tampa árvore, o qual estende-se através da tampa da árvore. Como mostrado na figura 1, o EFS pode incluir um ferrão eletro-hidráulico com movimento de rotação longitudinal e opcional. O EFS fornece um meio para conectar a energia, sinal e funções hidráulicas entre o ESP e o sistema de controle do conjunto, que pode ser fornecido, por exemplo, na VXT ou outro equipamento remoto. O EFS pode incluir pelo menos um de energia, sinal, ou linha hidráulica e/ ou combinações de cada um.

[0023] Na etapa 250, um ferrão eletro-hidráulico é estendido para coincidir com a parte superior do plugue de suspensor de ESP e formar uma ligação de correspondência molhada. Por exemplo, sinal, energia e/ ou comunicação de função hidráulica para o ESP pode ser estabelecida no momento. A extensão pode ser realizada através de qualquer número de técnicas conhecidas, incluindo, mas não se limitando a operação de veículo remotamente operado (ROV). De acordo com certas concretizações, o ferrão eletro- hidráulico pode ser deslizado e, opcionalmente, rodado ao longo do seu eixo central, através da válvula aberta mais acima na VXT, para alinhar e orientar com o plugue de suspensor de ESP através de uma chave de orientação que engata uma hélice de acoplamento do plugue de suspensor ou no mandril da VXT.

[0024] Em certos aspectos, o método 200 pode ainda incluir bloquear o ferrão eletro-hidráulico, por exemplo, utilizando um mecanismo de bloqueio, quer da tampa de árvore ou VXT, a fim de evitar o movimento vertical do ferrão após o engate com o plugue de suspensor de ESP.

[0025] Embora várias concretizações tenham sido descritas acima, deve ser entendido que as mesmas foram apresentadas por meio de exemplo apenas, e não como limitação. Assim, a amplitude e o escopo da presente divulgação não devem ser limitados por nenhuma das concretizações exemplares acima descritas. Além disso, qualquer combinação dos elementos acima descritos em todas as variações possíveis dos mesmos é abrangida pela divulgação a não ser que de outra forma aqui indicado ou de outra forma claramente contradito pelo contexto.

[0026] Além disso, enquanto os processos descritos acima e ilustrados nos desenhos estão mostrados como uma sequência de etapas, isto foi feito unicamente para fins de ilustração. Consequentemente, é contemplado que podem ser adicionadas algumas etapas, algumas etapas podem ser omitidas, a ordem das etapas pode ser rearranjada, e algumas etapas podem ser realizadas em paralelo.

Claims

1. Método para a fixação de uma tampa de árvore a uma montagem de poço de combustível fóssil submarino que tem uma cabeça de poço e um carretel de cabeça de tubulação (THS), para proporcionar uma interface estrutural e / ou pressurizada para o equipamento de produção da referida montagem de poço, e equipamento de árvore de Natal vertical controlando uma pluralidade de funções da dita montagem de poço submarino caracterizado pelo fato de que compreende:fechar uma ou mais válvulas de produção da referida árvore de Natal vertical, em que a referida uma ou mais válvulas de produção incluem uma válvula de produção mais alta do dito equipamento de árvore de Natal vertical e está configurada para controlar o fluxo de produção do referido combustível fóssil;abrir uma válvula de purga configurada para ajustar a pressão na referida montagem submarina;fechar a referida tampa de árvore para uma porção superior do dito equipamento da árvore de Natal vertical; e após fechar a referida tampa de árvore para uma porção superior do dito equipamento da árvore de Natal vertical, abrir a referida válvula de produção mais elevada; eapós fechar a referida tampa de árvore para uma porção superior do dito equipamento da árvore de Natal vertical, estender um ferrão através de um furo de produção da referida montagem submarina movendo longitudinalmente o dito ferrão através da referida válvula de produção mais alta até que o ferrão acople um plugue de pendurador de ESP de uma bomba elétrica submersível (ESP) da referida montagem de poço submarino, tal que a referida ESP pode ser controlada por um sistema de controle externo da referida montagem submarina, em que o referido ferrão é parte de um sistema de passagem de alimentação elétrica (EFS), que se estende através da referida tampa de árvore e proporciona um ou mais de potência, do sinal e conexões de função hidráulicas entre a referida bomba elétrica submersível (ESP) e o referido sistema de controle.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:bloquear, utilizando um ou mais mecanismos de bloqueio da referida tampa de árvore e equipamento da árvore de Natal, o sistema de passagem de alimentação elétrica (EFS) em uma posição conectada após o referido acoplamento para o plugue de pendurador de ESP para impedir o movimento vertical do referido EFS.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida extensão ainda compreende a rotação do referido ferrão ao longo de um eixo central do mesmo, através da referida válvula de produção mais elevada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:alinhar e orientar o referido ferrão com o referido plugue de pendurador de ESP através de uma chave de orientação que encaixa em uma hélice de acoplamento do referido plugue de pendurador de ESP ou mandril da referida árvore de Natal vertical.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida extensão inclui operar um ou mais Veículos remotamente operados (ROV) para mover o referido ferrão.