BR112015023303B1

BR112015023303B1 - Conjunto de êmbolo, e, método para vedar um furo de poço

Info

Publication number: BR112015023303B1
Application number: BR112015023303-1A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey Thomas Melancon
Original assignee: National Oilwell Varco, L.P.
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2022-02-08
Also published as: SG11201507529PA; US9249643B2; WO2014149568A2; NO343263B1; GB2530415A; GB201516413D0; WO2014149568A3; CA2906933C; AU2014238010B2; US20140264099A1; GB2530415B; AU2014238010A1; NO20151224A1; CA2906933A1; BR112015023303A2

Abstract

conjunto de êmbolo, e, método para vedar um furo de poço um conjunto de êmbolo de um controlador preventivo de erupção (bop) inclui um mecanismo bidirecional de êmbolo, uma cunha de êmbolo e um assento de êmbolo. o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo estão posicionados de forma deslizável em um canal de êmbolo de um alojamento bop entre uma posição retraída e estendida. o mecanismo bidirecional de êmbolo tem uma cavidade de cunha que se estende através da mesma e uma mesma superfície inclinada. a cunha de êmbolo tem uma cavidade tubular da mesma para receber o elemento tubular. a cunha de êmbolo tem uma superfície inclinada correspondente engatada com a superfície inclinada do mecanismo bidirecional de êmbolo, e cunhas entre o mecanismo bidirecional de êmbolo e o alojamento pelo qual é gerada uma força entre as mesmas. o assento de êmbolo pode ser posicionado no alojamento sobre a passagem, e é engatada com a cunha de êmbolo e o alojamento quando o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo são movidas para a posição estendida em que uma vedação é formada entre as mesmas.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] A presente descrição refere-se genericamente a técnicas pararealizar operações de locais de poço. Mais especificamente, a presente descrição refere-se a técnicas para evitar erupções envolvendo, por exemplo, vedação e/ou corte de um elemento tubular de um furo de poço.

[002] As operações de campo de óleo podem ser realizadas paralocalizar e reunir fluidos de furo abaixo valiosas. As sondas de óleo são posicionadas em locais de poço e ferramentas de furo abaixo, tais como ferramentas de perfurar, são posicionadas na terra para alcançar reservatórios de subsuperfície. Uma vez as ferramentas de furo abaixo formam um furo de poço para alcançar um desejado reservatório, tubos de revestimento podem ser cimentados em posição dentro do furo de poço e o furo de poço completado para iniciar a produção de fluidos do reservatório. Os dispositivos tubulares de furo abaixo podem ser posicionados dentro do furo de poço, para possibilitar a passagem de fluidos de subsuperfície para a superfície.

[003] O vazamento dos fluidos de sub-superfície pode representaruma ameaça ambiental se liberado do furo de poço. Equipamento, tais como controladores preventivos de erupção (BOPs), pode ser posicionado em torno do furo de poço para formar uma vedação em torno de um elemento tubular dentro dele, para evitar vazamento de fluido quando ele é trazido para a superfície. Os BOPs podem ter êmbolos seletivamente acionáveis, tais como êmbolos de tubo ou êmbolos de cisalhamento, que podem ser ativados para vedar e/ou cortar um elemento tubular dentro de um furo de poço. Alguns exemplos de BOPs são providos nos Pedidos de Patente U.S. Nos. 2010/0319906, 3235224, 4215749, 4671312, 4997162, 7975761 e 8353338. Os BOPs podem ser sujeitos a forças, tais como pressão e forças mecânicas de furo de poço.

SUMÀRIO

[004] Em pelo menos um aspecto, a presente descrição refere-se aum conjunto de êmbolo de um controlador preventivo de erupções para vedar um furo de poço. O controlador preventivo de erupções tem um alojamento com uma passagem através dele para receber um elemento tubular do furo de poço e um canal de êmbolo através dele. O conjunto de êmbolo inclui um mecanismo bidirecional de êmbolo, uma cunha de êmbolo e uma sede de êmbolo. O mecanismo bidirecional de êmbolo é de maneira deslizável posicionável no canal de êmbolo, entre uma posição retraída e estendida, e tem uma cavidade de cunha estendendo-se através dele e uma superfície inclinada sobre ele. A cunha de êmbolo tem uma cavidade tubular através dela, para receber o elemento tubular, é de maneira deslizável posicionável na cavidade de cunha, entre uma posição retraída e uma estendida e tem uma correspondente superfície inclinada, engatável com a superfície inclinada do mecanismo bidirecional de êmbolo até a cunha, entre o mecanismo bidirecional de êmbolo e o alojamento do controlador preventivo de erupções, por meio do que uma força é gerada entre eles. A cunha de êmbolo é engatável com o elemento tubular, por meio do que o elemento tubular é cortado. A sede de êmbolo é posicionável no alojamento em torno da passagem. A sede de êmbolo tem um furo através dela para receber o elemento tubular e é engatável com a cunha de êmbolo e o alojamento do controlador preventivo de erupções, quando o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo são movidas para a posição estendida, por meio do que uma vedação é formada entre elas.

[005] Na posição estendida, a cunha de êmbolo pode formar umabarreira de fluido entre o canal e a sede de êmbolo. O conjunto de êmbolo pode também incluir uma lâmina posicionável sobre a cunha de êmbolo e engatável com o elemento tubular, por meio do que o elemento tubular é cortado. O mecanismo bidirecional de êmbolo pode ter uma extremidade fechada ou uma extremidade aberta. O mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo podem mover-se na mesma direção ou em direções opostas.

[006] A cavidade tubular pode ter uma primeira parte e uma segundaparte com um ressalto afilado entre elas, a primeira parte maior do que a segunda parte. A cavidade de cunha pode ter uma primeira parte para receber uma primeira parte da cunha de êmbolo, e a cavidade de cunha pode ter uma segunda parte para receber a segunda parte da cunha de êmbolo, a segunda parte da cunha de êmbolo pode ser mais larga do que a primeira parte da cunha de êmbolo.

[007] O mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolopodem ter correspondentes superfícies inclinadas para engate deslizante entre elas. O conjunto de êmbolo pode também incluir um pistão e um cilindro operativamente conectáveis à mecanismo bidirecional de êmbolo e/ou um pistão e um cilindro operativamente conectáveis à cunha de êmbolo para seu movimento acionamento. A sede de êmbolo pode ser uma vedação de metal com metal. O conjunto de êmbolo pode também incluir pelo menos uma vedação adicional.

[008] Em outro aspecto, a presente descrição refere-se a umcontrolador preventivo de erupções para vedar o furo de poço. O controlador preventivo de erupções inclui um alojamento tendo uma passagem através dele para receber o elemento tubular e um canal de êmbolo através dele, e pelo menos um conjunto de êmbolo. O conjunto de êmbolo pode incluir um mecanismo bidirecional de êmbolo, uma cunha de êmbolo e uma sede de êmbolo. O mecanismo bidirecional de êmbolo é de maneira deslizável posicionável no canal de êmbolo, entre uma posição retraída e uma estendida. O mecanismo bidirecional de êmbolo tem uma cavidade de cunha estendendo-se através dela e uma superfície inclinada sobre ela. A cunha de êmbolo tem uma cavidade tubular através dela, para receber o elemento tubular, é de maneira deslizável posicionável na cavidade de cunha entre uma posição retraída e uma estendida, e tem uma correspondente superfície inclinada, engatável com a superfície inclinada do mecanismo bidirecional de êmbolo à cunha entre o mecanismo bidirecional de êmbolo e o alojamento do controlador preventivo de erupções, por meio do que uma força é gerada entre eles, a cunha de êmbolo engatável com o elemento tubular, por meio do que o elemento tubular é cortado. A sede de êmbolo pode ser posicionável dentro do alojamento em torno da passagem. A sede de êmbolo tem um furo através dela para receber o elemento tubular. A sede de êmbolo é engatável com a cunha de êmbolo e o alojamento do controlador preventivo de erupções, quando o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo são movidas para a posição estendida, por meio do que uma vedação é formada entre elas. O controlador preventivo de erupções pode também incluir pelo menos um controlador.

[009] Finalmente, em outro aspecto, a presente descrição refere-se aum método para vedação de um furo de poço. O furo de poço tem um elemento tubular estendendo-se dele para passar através dele. O método envolve prover o controlador preventivo de erupções, posicionar um elemento tubular através da passagem, da cavidade tubular e do furo, e formar uma vedação entre a sede de êmbolo e a cunha de êmbolo, movendo-se o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo para a posição estendida.

[0010] A formação pode envolver mover a cunha de êmbolo e o mecanismo bidirecional de êmbolo juntas, mover a cunha de êmbolo para uma posição parcialmente engatada e então mover a cunha de êmbolo para posição totalmente engatada, mover o mecanismo bidirecional de êmbolo para a posição engatada, formar uma barreira de fluido entre o canal e o fluido dentro do furo de poço e/ou gerar uma força calçando-se a cunha de êmbolo entre o mecanismo bidirecional de êmbolo e o alojamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] De modo que os detalhes e vantagens citados acima da presente descrição possam ser entendidos em detalhes, uma descrição mais particular da invenção, brevemente resumida acima, pode ser feita por referência a suas formas de realização, que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos anexos ilustram formas de realização exemplares e não são, portanto, para ser considerados limitantes de seu escopo. As figuras não são necessariamente em escala e certos detalhes e certas vistas das figuras podem ser mostradas exageradas em escala ou em esquema, no interesse da clareza e concisão.

[0012] A Fig. 1 representa uma vista esquemática de um local de poço fora da costa, tendo um controlador preventivo de erupções (BOP), com um conjunto de êmbolo em cunha.

[0013] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal parcial de um BOP com um conjunto de êmbolo em cunha.

[0014] As Figs. 3A e 3B são vistas em seção transversal horizontal e longitudinal, respectivamente, do BOP da Fig. 2, com o conjunto de êmbolo em cunha em uma posição aberta.

[0015] As Figs. 4A e 4B são vistas em seção transversal horizontal e longitudinal, respectivamente, do BOP da Fig. 2, com o conjunto de êmbolo em cunha em uma posição fechada.

[0016] As Figs. 5A e 5B são vistas em perspectiva e em planta, respectivamente, parcialmente transparente, do BOP da Fig. 2, com o conjunto de êmbolo em cunha.

[0017] As Figs. 6A e 6B são vistas explodidas de topo e de base, respectivamente, do conjunto de êmbolo em cunha da Fig. 5A.

[0018] A Fig. 7 é uma vista em perspectiva de uma cunha de êmbolo do conjunto de êmbolo em cunha da Fig. 6A.

[0019] A Fig. 8 é uma vista em seção transversal parcial do BOP com outro conjunto de êmbolo em cunha.

[0020] As Figs. 9A e 9B são vistas em seção transversal horizontal e longitudinal, respectivamente, do BOP da Fig. 8 com outro conjunto de êmbolo em cunha em uma posição aberta.

[0021] As Figs. 10A e 10B são vistas em seção transversal horizontal e longitudinal, respectivamente, do BOP da Fig. 8, com outro conjunto de êmbolo em cunha em uma posição fechada.

[0022] As Figs. 11A e 11B são vistas em perspectiva e em planta, respectivamente, parcialmente transparentes, do BOP da Fig. 8, com o conjunto de êmbolo em cunha.

[0023] As Figs. 12A e 12B são vistas explodidas de topo e de base, respectivamente, do conjunto de êmbolo em cunha da Fig. 11A.

[0024] A Fig. 13 é uma vista em perspectiva de uma cunha de êmbolo do conjunto de êmbolo em cunha da Fig. 12A.

[0025] A Fig. 14 é um fluxograma representando um método de vedar um furo de poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026] A descrição que segue inclui aparelho, métodos, técnicas e/ou sequências de instruções exemplares, que corporificam técnicas do presente assunto. Entretanto, é entendido que as formas de realização descritas podem ser praticadas sem estes detalhes específicos.

[0027] Os elementos tubulares são posicionados em um furo de poço para passar fluidos dos reservatórios de furo abaixo para a superfície durante produção de furo de poço. Um controlador preventivo de erupções (BOP) pode ser provido em torno do furo de poço para receber o elemento tubular. O BOP tem pelo menos um êmbolo de maneira deslizável móvel dentro do BOP para cortar e/ou vedar o elemento tubular durante uma explosão. O conjunto de êmbolo é configurada com um mecanismo bidirecional de êmbolo, que de maneira deslizável engata em uma cunha de êmbolo durante operação. A cunha de êmbolo engata em cunha o mecanismo bidirecional de êmbolo dentro de um canal do BOP e gera entre eles uma força mecânica. Quando as forças mecânicas são aplicadas, a cunha de êmbolo pressiona em uma sede de êmbolo posicionada no BOP e forma uma vedação (p. ex., uma vedação de metal-metal) com ela. A cunha de êmbolo e a sede de êmbolo formam uma barreira de fluido entre o canal alojando o conjunto de êmbolo e a passagem no BOP, que conduz ao furo de poço.

[0028] Os “controladores preventivos de erupção” como aqui usados referem-se a dispositivos, tais como pacotes de controle de furo de poço, válvulas, válvulas de comporta, unidades acionadas por êmbolo ou outros dispositivos de corte, vedação ou restrição de variáveis tamanhos, usados para cortar um elemento tubular em um furo de poço e/ou para vedar um furo de poço e evitar vazamento de fluido dele.

[0029] “Elementos tubulares”, “dispositivos tubulares” ou “colunas elementos tubulares”, como aqui usados, referem-se a tubos, certas ferramentas de furo abaixo, tubos de revestimento, tubo de perfuração, forro, tubulação espiralada, tubulação de produção, linha de fio, linha inteligente ou outros membros elementos tubulares posicionados dentro do furo de poço e componentes associados, tais como colares de perfuração, juntas de ferramenta, broca de perfuração, ferramentas de perfilagem, obturadores e similares.

[0030] A Figura 1 representa um local de poço fora da costa 100 com um sistema de monitoramento BOP 101. Embora um local de poço fora da costa seja representado, o local de poço pode ser baseado em terra. O local de poço 100 tem um sistema de superfície 102 e um sistema submarino 104. O sistema de superfície 102 pode incluir uma sonda 106, uma plataforma 108 (ou navio) e um conjunto de superfície 110. O conjunto de superfície 110 pode incluir uma ou mais unidades, ferramentas, controladores, processadores, bases de dados etc., localizados na plataforma 108, um navio separado e/ou próximo a ou afastado do local de poço 100.

[0031] O sistema submarino 104 inclui um conduto 112 estendendo- se da plataforma 108 até o piso do mar 114. O sistema submarino inclui ainda uma boca de furo de poço 116 com um elemento tubular 118 estendendo-se para dentro de um furo de poço 120, um BOP 122 e uma unidade submarina 124. Como mostrado, o BOP 122 tem um conjunto de êmbolo 126 para cortar e/ou vedar em torno do elemento tubular 118 para vedar o furo de poço 120. Um ou mais BOPs 122, unidades de êmbolo 126 e equipamento associado podem ser providos. O conjunto de êmbolo 126 é um conjunto de êmbolo em cunha, capaz de gerar uma força mecânica para vedação, como será ainda descrito aqui.

[0032] O sistema de superfície 102 e sistema submarino 104 podem ser providos com uma ou mais unidades, tais como o conjunto de superfície 110 e/ou unidade submarina 124, localizadas em vários locais para controlar o sistema de superfície 102 e/ou os sistemas submarinos 104. Links de comunicação 128 podem ser providos para comunicação entre as unidades e várias partes do local de poço 100. O conjunto de monitoramento de BOP 101 pode monitorar a operação do BOP e coletar dados dela. Estes dados podem ser transmitidos para as unidades.

[0033] A Figura 2 representa um BOP 222 para cortar um elemento tubular 118. O BOP inclui um alojamento 230 com um conjunto de êmbolo 226 nele. O conjunto de êmbolo 226 tem uma configuração integrada. O elemento tubular 118 é posicionado em uma passagem 231 estendendo-se verticalmente através do BOP 222. O conjunto de êmbolo 226 é de maneira deslizável posicionável em um canal 233 estendendo-se horizontalmente através do BOP 222. O canal 233 intersecta a passagem vertical 231 e fica em comunicação fluida seletiva com ela. Embora um conjunto de êmbolo 226 seja representada em um alojamento de BOP 230, uma ou mais unidades de êmbolo 226 pode ser posicionada em um ou mais canais 233 em um ou mais alojamentos de BOP 230.

[0034] O conjunto de êmbolo 226 inclui um mecanismo bidirecional de êmbolo 232, uma cunha de êmbolo 234, um pistão de êmbolo 236 e um cilindro 238. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 é operativamente conectável ao pistão 236a e cilindro 238a. A cunha de êmbolo 234 é operativamente conectável ao pistão 236b (não visível nesta vista, porém mostrada nas Figuras 3A-4B) e cilindro 238b. A cunha de êmbolo 234 pode ter uma lâmina 240 para engatar no elemento tubular 118. A lâmina 240 pode ser um componente separado, tal como uma peça metálica aguda inserida na cunha de êmbolo 234. Em alguns casos, nenhuma lâmina é provida. A lâmina 240 é acionável por movimento da cunha 234, de modo que o elemento tubular 118 é cortado como mostrado na Figura 2. O conjunto de êmbolo 226 é conformada para engatar no elemento tubular 118 durante operação e formar uma vedação com a sede de êmbolo 241 dentro do alojamento 230, como será mais descrito aqui.

[0035] As Figuras 3A - 6B representam várias vistas do BOP 222 e do conjunto de êmbolo 226 representando sua operação. As Figuras 3A e 3B representam vistas horizontais e verticais, respectivamente do BOP 222 em uma posição aberta (ou inativada). Nesta posição, o conjunto de êmbolo 226 é retraída para uma posição desengatada e pronta para realizar uma operação de corte e vedação. As Figuras 4A e 4B representam vistas horizontal e vertical, respectivamente do BOP 222 em uma posição fechada (ou ativada). Nesta posição, o conjunto de êmbolo 226 é estendida para a posição engatada, após realizar uma operação de corte e vedação.

[0036] Como também mostrado nas Figuras 3A - 4B, o BOP 222 inclui uma único conjunto de êmbolo com duplos pistões 236a,b e cilindros 238a,b. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 é acionada pelo pistão 236a e cilindro 238a. A cunha de êmbolo 234 é acionada pelo pistão 236b e cilindro 238b. O pistão 236a pode acionar o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 entre a posição desengatada das Figuras 3A e 3B para a posição engatada das Figuras 4A e 4B. A cunha de êmbolo 234 podem ser acionadas pelo pistão 236b e cilindro 238b para uma posição parcialmente engatada entre a posição desengatada das Figuras 3A e 3B e a posição engatada das Figuras 4A e 4B.

[0037] Em um exemplo, inicialmente, a cunha de êmbolo 234 é movida de uma posição retraída das Figuras 3A e 3B por uma distância parcialmente em direção à posição engatada das Figuras 4A e 4B, por ativação do pistão 236b e cilindro 238b. O pistão 236b pode ter um curso para definir o deslocamento da cunha de êmbolo 234, de modo que se estenda parcialmente, totalmente ou de outro modo como desejado, entre as posições desengatada e engatada. Este movimento primário da cunha de êmbolo 234 pode acionar a lâmina 240 da cunha de êmbolo 234 através do elemento tubular 118 e cortar o elemento tubular em duas partes. Uma vez a cunha de êmbolo 234 seja movida, o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 pode então ser ativada em um movimento secundário pelo pistão 136a e cilindro 238a, para mover-se para a posição engatada das Figuras 4A e 4B. Quando o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 avança, seu deslizamento engata na cunha de êmbolo 234 e empurra a cunha de êmbolo 234. Este movimento secundário da cunha de êmbolo 234 pelo mecanismo bidirecional de êmbolo 232 aciona a cunha de êmbolo 234 para a posição totalmente engatada das Figuras 4A e 4B.

[0038] A sede de êmbolo 241 é posicionada em uma cavidade de vedação 245 do BOP 230. A sede do êmbolo 241 tem uma abertura 247 através dela para comunicação de fluido com a passagem 231. O engate deslizante do mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e da cunha de êmbolo 234 provê interação mecânica entre elas, para gerar forças para vedação contra a sede de êmbolo 241, como será descrito ainda aqui.

[0039] A sede de êmbolo 241 pode ser uma vedação metálica capaz de gerar uma vedação de metal com metal com a cunha de êmbolo 234. A sede de êmbolo 241 pode opcionalmente ser feita de outros materiais, tais como elastômeros, borrachas etc. Vedações adicionais 249 (ou gaxetas ou outros dispositivos de restrição de fluido) podem ser posicionadas em torno da sede de êmbolo 241 para prender a sede de êmbolo em posição e/ou evitar a passagem de fluido nas proximidades.

[0040] As Figuras 5A - 6B representam vistas adicionais do BOP 222 e conjunto de êmbolo 226. Como mostrado na Figura 5A, o alojamento de BOP 230 é transparente para mostrar o conjunto de êmbolo 226 posicionada no canal 233 na posição engatada. Como mostrado na Figura 5B, uma parte do alojamento de BOP 230 é representada como transparente para mostrar o conjunto de êmbolo 226 em engate vedante com a sede de êmbolo 241. As Figuras 6A e 6B representam vistas explodidas, respectivamente, de topo e base, do conjunto de êmbolo 226.

[0041] O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 é representada como tendo uma primeira cavidade 542a para receber uma primeira parte da cunha de êmbolo 234 e uma segunda cavidade 542b para receber uma segunda parte da cunha de êmbolo 234. Nesta configuração integrada, uma parte da cunha de êmbolo 234 é mantida dentro do mecanismo bidirecional de êmbolo 232 durante operação. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 também tem uma superfície de cunha 543 para engate deslizável com uma superfície de mecanismo bidirecional 545 da cunha de êmbolo 234. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 também tem superfícies motrizes 535a,b para engate com as extremidades 537a,b da cunha de êmbolo 234. A cunha de êmbolo 234 tem uma cavidade tubular 544 para receber o elemento tubular 118.

[0042] O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 é de maneira deslizável engatável com a cunha de êmbolo 234. A superfície de cunha 543 e a superfície de mecanismo bidirecional 545 são superfícies inclinadas correspondentes para movimento deslizável ao longo delas. Com a cunha de êmbolo 234 parcialmente movida para a posição engatada, o mecanismo bidirecional de êmbolo 234 pode então ser avançada ao longo da cunha de êmbolo 234 por ativação do pistão 236a e cilindro 238a, como indicado pela seta esquerda.

[0043] O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e a cunha de êmbolo 234 interagem mecanicamente quando a superfície de mecanismo bidirecional 545 da cunha de êmbolo 234 é avançada ao longo da superfície de cunha 543 do mecanismo bidirecional 232. A cunha de êmbolo 234 pressiona entre o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e o alojamento 230, desse modo criando uma força entre eles. As forças pressionam o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e a cunha de êmbolo 234 entre si e contra a sede de êmbolo 241 e alojamento 230, como indicado pelas setas.

[0044] As forças entre a cunha de êmbolo 234 e a sede de êmbolo 241 criam uma vedação definindo uma barreira de fluido 550 entre elas. O conjunto de êmbolo 226 utiliza uma força aplicada externa em combinação com uma cunha de êmbolo inclinada 234, para criar a força de fechamento requerida para afetar uma vedação de metal com metal em torno do BOP 222. Esta vedação isola o fluxo de furo de poço através da passagem 231 e evita que fluido entre no canal 233 do BOP 222.

[0045] Quando a cunha de êmbolo 234 é movida para uma posição parcial e/ou totalmente engatada, qualquer coisa (p. ex., elemento tubular 118) dentro do furo de poço é cortada. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232 então avança para a posição de engate, até as superfícies inclinadas, tanto no mecanismo bidirecional de êmbolo 232 como na cunha de êmbolo 234, se encontrarem. As superfícies inclinadas interferentes 543, 545 criam movimento vertical entre o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e a cunha de êmbolo 234. A cunha de êmbolo 234 empurra o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 em uma direção para longe da sede de êmbolo, de modo que o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 contate o alojamento 230 ao longo de uma parte superior do canal 233. A cunha de êmbolo 234 é também forçada contra a sede de êmbolo 241, de modo que a sede de êmbolo 241 é, desse modo, forçada contra a cavidade de vedação 245 dentro do alojamento 230. A força gerada entre o conjunto de êmbolo 226, a sede de êmbolo 241 e a cavidade de vedação 245 do alojamento 230 pode criar uma vedação de metal com metal em dois pontos. Uma primeira vedação é criada entre o conjunto de êmbolo 226 e a sede de êmbolo 241. Uma segunda vedação é criada entre a sede de êmbolo 241 e a cavidade de vedação 245 do alojamento 230. Devido à geometria da unidade, cada uma destas vedações pode definir uma vedação metal com metal, que eficazmente isola o furo de poço fora do canal 233.

[0046] Embora a pressão do furo de poço Pw possa estar presente (vide, p. ex., Figura 5B), o conjunto de êmbolo 226 não requer que a pressão do furo de poço forme a barreira de fluido 250. Elastômeros ou outras vedações 249 também não são requeridas (mas opcionalmente podem estar presentes) para vedar ou auxiliar no movimento do conjunto de vedação 226 para uma posição vedada.

[0047] Com referência à Figura 7, a cunha de êmbolo 234 é mostrada em maior detalhe. Como mostrado nesta vista, a cunha de êmbolo 234 tem um corpo conformado invertido-T incluindo uma primeira parte 760a e uma segunda parte 760b. A cunha de êmbolo 234 tem um receptáculo 764 pra receber o pistão 236b. A cavidade tubular 544 tem uma abertura alongada 766a estendendo-se através da primeira superfície 762a e uma abertura reduzida 766b estendendo-se através da segunda superfície oposta 762b da cunha de êmbolo 234. Um ressalto 768 estende-se entre a abertura alongada 766a e a abertura reduzida 766b para prover uma transição inclinada entre elas. A lâmina 240 (se provida) é posicionada ao longo de uma parte inclinada do ressalto 768, adjacente à abertura reduzida 766b.

[0048] Com referência à Figura 4B e 7, a primeira parte 760a da cunha de êmbolo é de maneira deslizável recebível na primeira cavidade de êmbolo 542a do mecanismo bidirecional de êmbolo 232. A segunda parte 760b é posicionável em uma segunda cavidade 542b do mecanismo bidirecional de êmbolo 232. A primeira e segunda superfícies 762a,b da cunha de êmbolo 234 são de maneira deslizável engatáveis com o alojamento de BOP 230.

[0049] As superfícies de mecanismo bidirecional 545 são posicionadas em lados opostos da primeira parte 760a. Uma parte das superfícies de mecanismo bidirecional 545 pode ser inclinada e uma parte pode ser horizontal para definir um trajeto de deslocamento, para movimento do mecanismo bidirecional de êmbolo 232 em relação à cunha de êmbolo 234. As extremidades 537a,b da cunha de êmbolo 234 são engatáveis com o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 para receber suas forças deslizantes.

[0050] O elemento tubular 118 é recebível através da abertura alongada 766a e da abertura reduzida 766b da cavidade tubular 544. Quando presente, a lâmina 240 é posicionada de modo que, quando a cunha de êmbolo 234 é avançada para a posição engatada, a lâmina 240 engata e corta o elemento tubular 118. Quando o elemento tubular 118 é cortado, ele repousa contra a parte inclinada do ressalto 768. A abertura alongada 766 provê espaço para receber o elemento tubular 118 quando a cunha de êmbolo 234 avança para a posição engatada.

[0051] A superfície de base 762b, adjacente à abertura reduzida 766b, provê uma superfície sólida para passagem da cobertura 231 e furo 247 em torno da sede de êmbolo 241 e evitar o fluxo de fluido através dele. As forças mecânicas resultantes do engate entre o mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e cunha de êmbolo 234 dentro do canal 233 pressionam contra a vedação de cunha 241, para criar uma vedação e prover uma barreira de fluido 250 entre elas. A barreira de fluido 250 evita que o fluido do furo de poço passe através da passagem 231 por debaixo da sede de êmbolo 241 e para dentro do canal 230, onde as partes móveis do conjunto de êmbolo 226 são localizadas.

[0052] O conjunto de êmbolo 226 provida aqui é representada em uma orientação e configuração específicas. Por exemplo, o conjunto de êmbolo 226 pode ser invertida dentro da cunha de êmbolo 233. Somente uma sede de êmbolo 241 é representada, porém uma ou mais sedes de êmbolo podem ser providas. Por exemplo, uma sede de êmbolo 241 pode ser localizada a montante e/ou a jusante do conjunto de êmbolo 226 e pode ser engatável por uma ou mais unidades de êmbolo 226. O conjunto de êmbolo 226 é representada em uma configuração de tipo de válvula de comporta com uma única cunha de êmbolo, porém poderia incluir uma ou mais portas, opondo-se ou outro tipo de êmbolos.

[0053] O conjunto de êmbolo 226 é representada como provendo uma vedação de metal com metal, que isola o fluxo de fluido e evita que o fluido do furo de poço entre na cavidade 233. A vedação é representada como sendo acionada por forças mecânicas resultantes da ativação do mecanismo bidirecional de êmbolo 232 e cunha de êmbolo 234. A vedação formada pelo conjunto de êmbolo 226 pode também empregar outras forças, tais como pressão do furo de poço, porém não necessita que tais forças adicionais gerem a necessária força de fechamento para afetar a vedação e criar a barreira de fluido.

[0054] A Figura 8 representa um BOP modificado 222’ para cortar um elemento tubular 118. O BOP 222’ é o mesmo que o BOP 222, como anteriormente descrito, exceto que o conjunto de êmbolo 226’ tem uma diferente configuração. O conjunto de êmbolo 226’ inclui um mecanismo bidirecional de êmbolo modificada 232’ separada e engatável com uma cunha de êmbolo modificada 234’. Nesta versão, o conjunto de êmbolo 226’ tem uma configuração separada. Uma vez que o mecanismo bidirecional de êmbolo tem uma extremidade aberta 970, a extremidade 535b do mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ é removida e a extremidade 537b da cunha de êmbolo 234 engata no alojamento 230, em vez de na cunha de êmbolo 537b. O mecanismo bidirecional de êmbolo modificada 232’ é de extremidade aberta para de maneira deslizável receber a cunha de êmbolo modificada 234’.

[0055] As Figuras 9A - 10B representam várias vistas do BOP 222’ e do conjunto de êmbolo 226’ representando sua operação. As Figuras 9A e 9B representam vistas e seção transversal horizontal e vertical do BOP 222’ em uma posição aberta (ou inativada). Nesta posição, o conjunto de êmbolo 226’ é retraída para uma posição desengatada e está pronta para realizar uma operação de corte e vedação. As Figuras 10A e 10B representam vistas em seção transversal horizontal e vertical, respectivamente, do BOP 222’, em uma posição fechada (ou ativada). Nesta posição, o conjunto de êmbolo 226’ é estendida para a posição engatada após realizar uma operação de corte e vedação.

[0056] Como mostrado nas Figuras 9A - 10B, o conjunto de êmbolo 226’ é a mesma que o conjunto de êmbolo 226, exceto que o mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ e o conjunto de êmbolo 234’ foram modificadas para movimento independente. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ é a mesma que o mecanismo bidirecional de êmbolo 232, exceto que o mecanismo bidirecional de êmbolo tem uma extremidade aberta 970, para receber a cunha de êmbolo 234. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ é de maneira deslizável móvel na cavidade 233 via o pistão 236a e cilindro238a e a cunha de êmbolo 234’ é de maneira deslizável móvel na cavidade 233, via o pistão 236b e o cilindro 238b, como anteriormente descrito, porém em uma diferente sequência. Nesta operação, o mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ e a cunha de êmbolo 234’ movem-se em direção entre si da posição desengatada das Figuras 9A e 9B para a posição engatada das Figuras 10A e 10B.

[0057] Em uma operação exemplar, a cunha de êmbolo 234’ é avançada para uma posição parcialmente engatada, por ativação do pistão 236b e cilindro 238b. Neste movimento primário, a cunha de êmbolo 234’ corta o elemento tubular. O mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ pode então avançar para a posição engatada movendo-se em direção à cunha de êmbolo 234’ por ativação do pistão 236a e cilindro 236a. O pistão 236b e cilindro 238b podem continuar a aplicar uma força para evitar a retração da cunha de êmbolo 234’.

[0058] As Figuras 11A - 13 mostram o conjunto de êmbolo modificada 226’ em maior detalhe. As Figuras 11A e 11B mostram o conjunto de êmbolo 226’ dentro do alojamento de BOP 230. As Figuras 12A e 12B mostram vistas explodidas do conjunto de êmbolo 226’. A Figura 13 mostra uma vista detalhada cunha de êmbolo modificada 234’. Como mostrado nestas figuras, a cunha de êmbolo 234’ e mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ têm superfícies inclinadas modificadas 543’, 545’ para engate deslizável entre elas.

[0059] O mecanismo bidirecional de êmbolo modificada 234’ é recebível por uma parte superior modificada 542a da cavidade de cunha 544, quando o mecanismo bidirecional de êmbolo 234’ e a cunha de êmbolo 232’ movem-se juntas. Embora o movimento entre a cunha de êmbolo 234’ e o mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ seja diferente, a cunha de êmbolo 234’ faz pressão entre o mecanismo bidirecional de êmbolo 234’ e o alojamento 230, para gerar uma força mecânica como anteriormente descrito.

[0060] Como mostrado na Figura 13, a superfície inclinada 545’ foi modificada para inclinar-se na direção inversa, da superfície inclinada 545 anteriormente descrita. A superfície inclinada 545’ é também inclinada ao longo do inteiro comprimento da cunha de êmbolo 234’. Como mostrado nas Figuras 11A - 11B, o mecanismo bidirecional de êmbolo 232’ tem uma correspondente superfície inclinada 543’.

[0061] A Figura 14 provê um método 1300 de vedar um furo de poço. O método 1300 envolve (1480) posicionar um elemento tubular através de uma passagem de um alojamento de um controlador preventivo de erupções (o alojamento tendo a passagem através dele para receber o elemento tubular; e um canal de êmbolo através dele). O método também envolve (1482) de maneira deslizável posicionar um conjunto de êmbolo no canal de êmbolo. O conjunto de êmbolo inclui um mecanismo bidirecional de êmbolo de maneira deslizável posicionável no canal de êmbolo entre uma posição retraída e estendida (o mecanismo bidirecional tendo uma cavidade de cunha estendendo-se através dela), uma cunha de êmbolo tendo uma cavidade tubular através dele para receber o elemento tubular (a cunha de êmbolo de maneira deslizável posicionável na cavidade de cunha, entre uma posição retraída e estendida, a cunha de êmbolo engatável com o elemento tubular, por meio do que o elemento tubular é severamente cortado) e uma vedação posicionável no alojamento em torno da passagem (a vedação tendo um furo através dela para receber o elemento tubular, a vedação engatável com a cunha de êmbolo). O método continua (1484) formando uma vedação entre a sede de êmbolo e a cunha de êmbolo, movendo o mecanismo bidirecional de êmbolo e a cunha de êmbolo para a posição estendida.

[0062] A formação pode ser conseguida movendo-se o mecanismo bidirecional de êmbolo e a vedação de êmbolo na mesma direção, em direções opostas, independentemente, integralmente e suas combinações. Os métodos podem ser realizados em qualquer ordem, ou repetidos como desejados. Várias combinações dos métodos podem ser também providas.

[0063] Será observado por aqueles hábeis na arte que as técnicas descritas aqui podem ser implementadas para aplicações autônomas automatizadas, via software configurado com algoritmos, para realizar as desejadas funções. Estes aspectos podem ser implementados programando-se um ou mais computadores para fins gerais adequados, tendo apropriado hardware. A programação pode ser realizada através do uso de um ou mais dispositivos de armazenagem de programa, legíveis pelo(s) processador(es) e codificando-se um ou mais programas de instruções executáveis pelo computador, para realizar as operações descritas aqui. O dispositivo de armazenagem de programa pode tomar a forma de, p. ex., um ou mais disquetes, um CD ROM ou outro disco óptico, um chip de memória de somente leitura (ROM); e outras formas da espécie bem conhecida na arte ou subsequentemente desenvolvidas. O programa de instruções pode ser “código-objeto”, isto é, em forma binária que é executável mais ou menos diretamente pelo computador; em “código fonte”, que requer compilação ou interpretação antes da execução, ou em alguma forma intermediária, tal como código parcialmente compilado. As formas precisas do dispositivo de armazenagem de programa e da codificação de instruções são insignificantes aqui. Aspectos da invenção podem também ser configurados para realizar as funções descritas (via hardware/software apropriados) unicamente no local e/ou remotamente controladas via uma rede de comunicação estendida (p. ex., sem fio, internet, satélite etc.).

[0064] Embora as formas de realização sejam descritas com referência a várias implementações e explorações, deve ser entendido que estas formas de realização são ilustrativas e que o escopo do assunto inventivo não é limitado a elas. Muitas variações, modificações, adições e melhorias são possíveis. Por exemplo, uma ou mais unidades de êmbolo de cunha, com um ou mais êmbolos, podem ser providas em uma ou mais orientações dentro de um alojamento do BOP.

[0065] Diversos exemplos podem ser providos para componentes, operações ou estruturas descritas aqui como um único exemplo. Em geral, as estruturas e funcionalidade apresentados como componentes separados nas configurações exemplares podem ser implementados como uma estrutura ou componente combinado. Similarmente, as estruturas e funcionalidade apresentados como um único componente podem ser implementados como componentes separados. Estas e outras variações, modificações, adições e melhorias podem situar-se dentro do escopo do assunto inventivo.

Claims

1. Conjunto de êmbolo (126, 226) de um controlador preventivo de erupção (122, 222) para vedar um furo de poço (120), a controlador preventivo de erupção (122, 222) tendo um alojamento (230) com uma passagem (231) através do mesmo para receber um elemento tubular (118) do furo de poço (120) e um canal de êmbolo (233) através do mesmo, o conjunto de êmbolo (126, 226) caracterizado pelo fato de que compreende:um mecanismo bidirecional de êmbolo (232) posicionado de maneira deslizável no canal de êmbolo (233) entre uma posição retraída e uma expandida, o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) tendo uma cavidade de cunha (542a, 542b) se estendendo através do mesmo e uma superfície inclinada (543) nela;uma cunha de êmbolo (234) tendo uma cavidade tubular (544) através da mesma para receber o elemento tubular (118), a cunha de êmbolo (234) posicionada de maneira deslizável na cavidade de cunha (542a, 542b) entre uma posição retraída e uma expandida, a cunha de êmbolo (234) tendo uma superfície inclinada (543) correspondente engatada com a superfície inclinada (543) do mecanismo bidirecional de êmbolo (232) à cunha entre o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) e o alojamento (230) do controlador preventivo de erupção (122, 222) em que uma força é gerada entre elas, a cunha de êmbolo (234) engatável com o elemento tubular (118); e,um assento de êmbolo (241) posicionado no alojamento (230) sobre a passagem (231), o assento de êmbolo (241) tendo um furo (247) através do mesmo para receber o elemento tubular (118), o assento de êmbolo (241) engatável com a cunha de êmbolo (234) e o alojamento (230) do controlador preventivo de erupção (122, 222) quando o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) e a cunha de êmbolo (234) forem movidas para uma posição estendida em que uma vedação é formada entre eles.

2. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na posição estendida a cunha de êmbolo (234) forma uma barreira de fluidos entre o canal de êmbolo (233) e o assento de êmbolo (241).

3. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pá de hélice (240) posicionada na cunha de êmbolo (234) e engatável com o elemento tubular (118) na qual o elemento tubular (118) é cortado.

4. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) e a cunha de êmbolo (234) movem-se na mesma direção ou em direções opostas.

5. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cavidade tubular (544) tem uma primeira porção (766a) e uma segunda porção (766b) com um rebordo afunilado (768) entre elas, a primeira porção (766a) mais larga que a segunda porção (766b).

6. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cavidade de cunha (542a, 542b) tem uma primeira porção (542a) para receber uma primeira porção da cunha de êmbolo (234) e em que a cavidade de cunha (542a, 542b) tem uma segunda porção (542b) para receber a segunda porção da cunha de êmbolo (234), a segunda porção da cunha de êmbolo (234) sendo mais ampla do que a primeira porção da cunha de êmbolo (234).

7. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) e a cunha de êmbolo (234) têm superfícies inclinadas (543, 545) correspondentes para engate deslizável entre eles.

8. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um pistão (236a, 236b) e um cilindro (238a, 238b) operativamente conectáveis tanto ao mecanismo bidirecional de êmbolo (232) para acionar movimento dos mesmos quanto à cunha de êmbolo (234) para acionar movimento dos mesmos.

9. Conjunto de êmbolo (126, 226) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o assento de êmbolo (241) é uma vedação metal a metal (249) e/ou compreende pelo menos uma vedação adicional.

10. Método para vedar um furo de poço (120), o furo de poço (120) tendo um elemento tubular (118) se estendendo a partir dele para passar através do mesmo, caracterizado pelo fato de que compreende:prover um controlador preventivo de erupção (122, 222) compreendendo:um alojamento (230) tendo uma passagem (231) e um canal de êmbolo (233) através do mesmo; epelo menos um conjunto de êmbolo (126, 226), compreendendo um mecanismo bidirecional de êmbolo (232) posicionável de maneira deslizável no canal de êmbolo (233) e tendo uma cavidade de cunha (542a, 542b),uma cunha de êmbolo (234) posicionável de maneira deslizável na cavidade de cunha (542a, 542b), e,um assento de êmbolo (241) posicionável no alojamento (230) sobre a passagem (231); e,posicionar um elemento tubular (118) através da passagem (231), uma cavidade tubular (544) da cunha de êmbolo e um furo (247) através do assento de êmbolo; eformar uma vedação entre o assento de êmbolo (241) e a cunha de êmbolo (234) ao mover o mecanismo bidirecional de êmbolo (232) ao longo da cunha de êmbolo (234) para uma posição estendida e engatando de maneira intertravada a cunha de êmbolo (234) com o assento de êmbolo (241).