BR112016021747B1

BR112016021747B1 - Aparelho de acoplamento, método para proporcionar uma conexão fraca controlável, coluna de perfuração e uso da conexão de flange

Info

Publication number: BR112016021747B1
Application number: BR112016021747-0A
Authority: BR
Inventors: Christopher Haaken Heide; Kenneth Skinnes
Original assignee: Wellpartner As
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2022-04-19
Also published as: GB2538663B; AU2015242533B2; GB2538663A; DK179234B1; NO20140415A1; NO337728B1; GB2538663A8; WO2015152729A9; DK201670705A1; US20170101829A1; CA2944327C; BR112016021747A2; CA2944327A1; US10294730B2; AU2015242533A1; GB201615236D0; WO2015152729A1

Abstract

aparelho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração e método para utilização do mesmo. a presente invenção refere-se a um aparelho de acoplamento (1) e a um método para a conexão de duas seções de tubo de perfuração em uma coluna (100) de seções de tubo de perfuração unidas por juntas de ferramenta, o aparelho de acoplamento (1) que compreende: - um primeiro tubo (10) com uma primeira parte de extremidade (12) e uma segunda parte de extremidade (14), a primeira parte de extremidade (12) sendo dotada de uma junta de ferramenta (16) para conexão a uma seção de tubo de perfuração; - um segundo tubo (20) com uma primeira parte de extremidade (22) e uma segunda parte de extremidade (24), a primeira parte de extremidade (22) sendo dotada de uma junta de ferramenta (26) para conexão a uma seção de tubo de perfuração; cada uma dentre a segunda parte de extremidade (14, 24) dos tubos (10, 20) sendo ainda dotada de um flange (18, 28) dotado de pelo menos dois orifícios espaçados (30) que são, cada um, dispostos para receber um parafuso (32), de modo que os flanges (18, 28) e os parafusos (32) formam uma conexão de flange configurada para manter o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) fixos contra o movimento axial um em relação ao outro, cada um do primeiro tubo (10) e do segundo tubo (20) sendo dotado de um meio de engate mútuo (34) configurado para resistir à rotação relativa do mesmo; e os parafusos (32) sendo configurados para se romper em uma carga axial predeterminada.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de acopla mento. Mais particularmente, a invenção refere-se a um aparelho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração em uma coluna de seções de tubo de perfuração conectadas por juntas de ferramenta. A área principal de aplicação do aparelho de acoplamento está em uma parte de um tubo de perfuração localizada entre uma instalação submarina e uma embarcação flutuante, mas em algumas modalidades, pode também ser usada em um poço no chão. A descrição a seguir é, em grande medida, direcionada à área principal de aplicação do aparelho de acoplamento.

[0002] Em operações offshore nas quais um tubo de perfuração está em um modo bloqueado no fundo a partir de uma embarcação flutuante, um sistema de compensador de elevação é utilizado a bordo da embarcação para manter uma tensão constante no tubo de perfuração. No entanto, se uma situação surgir na qual o compensador é travado, uma elevação pela embarcação irá gerar uma tensão muita alta no tubo de perfuração. Outro desafio de uma embarcação flutuante se refere às situações nas quais a embarcação podem começar a se afastar de maneira incontrolável de um posicionamento ideal em um poço, que é conectado através de uma coluna de tubo de perfuração da dita embarcação, o que, por sua vez, vai fazer com que a embarcação gere uma tensão muito elevada no tubo de perfuração. Tal perfuração pode ser devido à ruptura em uma ou mais âncoras ou falhas em sistemas de posicionamento digitais para a embarcação flutuante, que está equipada com tais sistemas de posicionamento digitais. A tensão no tubo de perfuração vai, presumivelmente, ou romper o tu- bo de perfuração ou causar sérios danos à árvore ou cabeça do poço, ou à embarcação. Independente de qual parte é rompida ou danificada em tal situação, as situações fatais podem surgir.

[0003] Para evitar tal situação fatal que é conhecida por proporcio nar um ponto fraco no tubo de perfuração. Tal ponto fraco, que é também conhecido pelos versados na técnica como um "elo mais fraco", pode ser fornecido mediante a redução da área da seção transversal do tubo de perfuração em um nível predeterminado na dada coluna de perfuração, representada por uma das seções de tubo de perfuração. Em alternativa, ou adicionalmente, um denominado "sub de cisalha- mento" de capacidade limitada pode ser disposto dentro de um BOP subaquático (dispositivo antirruptura).

[0004] Tanto o elo mais fraco quanto o sub de cisalhamento têm vários inconvenientes. A capacidade de tração da coluna de perfuração não pode ser alterada enquanto a coluna de perfuração estiver em funcionamento, ou imediatamente antes de uma operação de instalação ser iniciada. Além disso, o elo mais fraco representa limitações para o funcionamento geral, especialmente no que diz respeito às capacidades de torção, flexão e tração. Esse último é especialmente um problema se um cenário com um tubo de perfuração preso surgir, em que o tubo de perfuração terá de ser liberado ao puxar. Outra desvantagem é que pode ser um desafio recuperar a parte inferior de uma coluna de perfuração depois que uma coluna de perfuração foi dilacerada no dito elo mais fraco. Isso é uma operação demorada e cara. Ainda outro inconveniente é que a capacidade de tração de um elo fraco deve ser testada em relação às propriedades mecânicas do material de tubo.

[0005] As desvantagens mencionadas acima têm levado a várias invenções que fornecem soluções que podem ser alternativas ao dito elo fraco. A maioria desses inventos refere-se a um sistema de desco- nexão para sistemas de plataforma de alta pressão, que poderiam, em princípio, ser utilizados para as operações nas quais uma coluna de tubo de perfuração é usada. Um desafio dos ditos sistemas de desconexão é a alta complexidade para garantir a segurança, e ainda evitar as emissões de hidrocarbonetos no ambiente externo, os sistemas de plataforma de alta pressão são utilizados em operações, nas quais uma embarcação de flutuação é conectada a um poço ativo. A alta complexidade pode ser uma desvantagem em si por causa da falta de confiabilidade técnica.

[0006] As operações offshore nas quais um tubo de perfuração está em um modo inferior bloqueado a partir de uma embarcação flutuante são muitas vezes executadas em conjunto com os poços sem pressão de modo que há um risco menor em relação à segurança e ao ambiente externo do que é típico de operações com sistemas de plataformas. Pode, assim, ser apropriado ter sistemas de desconexão que têm uma menor complexidade técnica possível para a confiabilidade de ser assegurada e, ao mesmo tempo, a segurança é garantida e o dano ao equipamento crítico é evitado se um ou mais dos ditos desafios de uma embarcação flutuante surgirem. Além disso, verifica-se que em vários casos pode ser apropriado posicionar tal sistema de desconexão o mais próximo do leito do mar o possível para evitar deixar para trás uma coluna de perfuração relativamente longa no topo de equipamento submarino, tais como a árvore ou um BOP. Uma coluna de perfuração longa que se projeta a partir do topo do dito equipamento submarino após uma liberação implicará em inconvenientes e desafios. Tais inconvenientes e desafios serão conhecidos por um versado na técnica e, portanto, não são explicados aqui.

[0007] Nesse contexto, deve ser mencionado que, em várias ope rações, a dita coluna de perfuração, também referida como um tubo de perfuração a seguir, será estendida no interior de um sistema de tubo de perfuração e plataforma (plataforma marinha), que envolve limitações físicas em um sistema de desconexão que é posicionada o mais próximo possível do equipamento submarino o possível. Além disso, na maioria dos casos, há uma necessidade de ser capaz de estender as linhas de controle que são necessárias para a operação do dito equipamento submarino a partir da embarcação ao longo do tubo de perfuração no lado interno do dito sistema de tubo de perfuração e plataforma.

[0008] A U.S. 5.382.056 divulga um acoplamento com uma cone xão fraca para uma coluna de plataforma. A conexão fraca inclui um dispositivo de segurança. O dispositivo de segurança permite que o acoplamento com a conexão fraca se divida em uma força axial mínima apenas quando o operador coloca o dispositivo de segurança em uma posição armada.

[0009] A SU 560965 divulga uma liberação rápida para os tubos de perfuração, na qual uma conexão entre dois tubos é fornecida por meio de partes macho e fêmea, incluindo roscas helicoidais afuniladas. A conexão é liberada quando uma força de tração está acima de um valor predefinido.

[00010] A U.S. 3.842.914, a U.S. 2009/0301711 e a U.S. 3.148.894 divulgam conexões para os tubos de perfuração que são desativadas com o objetivo de serem lançadas a partir da superfície do poço.

[00011] A U.S. 2010/0282474 A1 divulga um acoplamento para a utilização em um tubo em conexão com as plataformas no mar. O acoplamento inclui uma primeira parte e uma segunda parte que são engatadas de maneira deslocável umas às outras e que são fixas de maneira liberável umas das outras por meio de um elemento de bloqueio ativado de maneira hidráulica.

[00012] O WO 2011/074984 A1 divulga um módulo de liberação para a fixação de uma coluna de tubo em uma unidade de transportador de carga de movimento compensado, em uma torre em uma plataforma offshore.

[00013] O WO 2013/071983 A1 divulga um sistema de desconexão para sistemas de plataforma de alta pressão que inclui um dispositivo de liberação que é ativado se uma força de tração exceder uma força de limite predefinido, e um dispositivo de liberação que é ativado se uma força de compressão exceder um limite predefinido.

[00014] A U.S. 2011/0127041 divulga um sistema de desconexão para os sistemas de plataforma de alta pressão que incluem um dispositivo de liberação e uma unidade de aplicação de pressão adaptada para aplicar uma força de conexão para eliminar pelo menos parcialmente uma força de separação aplicada como um resultado de pressão do poço. A força de separação da pressão do poço atua para separar as partes superior e inferior do dispositivo de liberação.

[00015] A U.S. 2014/050522 divulga uma conexão para transmitir as forças de rotação de uma máquina de perfuração giratória para uma coluna de perfuração em um processo chamado de perfuração horizontal. Um assim chamado "sub de proteção" é utilizado como uma conexão para transmitir as forças de rotação, quando uma coluna de perfuração é estendida dentro ou fora de um orifício de poço.

[00016] A U.S. 2012/205118 descreve um aparelho de tensiona- mento para a aplicação de uma tensão substancialmente constante para uma plataforma de restauração. O aparelho de tensionamento inclui uma primeira parte que é adaptada para ser acoplada a uma plataforma de restauração, uma segunda parte que é adaptada para ser acoplada a uma plataforma marinha e um dispositivo de tensionamen- to que permite um movimento relativo entre a primeira parte e a segunda parte para a tensão da plataforma de restauração.

[00017] A NO 334034, pertencente ao presente requerente, descreve um aparelho de acoplamento e um método de conexão de duas se- ções de tubo de perfuração em uma série de seções de tubo de perfuração unidas por juntas de ferramenta. O aparelho de acoplamento inclui uma primeira parte de acoplamento dotada de um primeiro tubo que tem uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade, a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção do tubo de perfuração; uma segunda parte de acoplamento dotada de um segundo tubo que tem uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade; a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão de uma seção de tubo de perfuração. As primeira e segunda partes de engate são dispostas para o engate deslo- cável até que a segunda parte de extremidade do primeiro tubo tenha sido unido à segunda parte de extremidade do segundo tubo para proporcionar um orifício contínuo através do aparelho, o aparelho que inclui ainda um dispositivo de engate liberável para a fixação da primeira parte de acoplamento à segunda parte de acoplamento e a transmissão, através do aparelho, de uma carga axial na coluna de seções de tubo de perfuração. O dispositivo de engate é dotado de um meio de controle ajustável de maneira mecânica para controlar uma capacidade de transporte axial de carga do aparelho, os meios de controle, incluindo um elemento móvel, dispostos para o movimento em uma direção axial do aparelho entre uma primeira posição e uma segunda posição. O aparelho funciona de maneira satisfatória, mas envolve uma estrutura relativamente complexa.

[00018] A invenção tem por objetivo remediar ou reduzir pelo menos um dos inconvenientes do estado da técnica, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil para a técnica anterior.

[00019] O objetivo é alcançado através das características que são especificadas na descrição abaixo e nas reivindicações a seguir.

[00020] Em um primeiro aspecto da presente invenção, um apare- lho de acoplamento para conectar duas seções de tubo de perfuração em uma coluna de seções de tubo de perfuração unidas entre si por juntas ferramenta é fornecido, o aparelho de acoplamento compreende: um primeiro tubo com uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade; a primeira parte de extremidade dotada de uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; um segundo tubo com uma primeira parte de extremidade e uma segunda parte de extremidade, a primeira parte de extremidade dotada com uma junta de ferramenta para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; cada uma da segunda parte de extremidade dos tubos ainda ser dotada de um flange dotado de pelo menos dois orifícios separados e espaçados que são, cada um, disposto para receber um parafuso, de modo que os flanges e os parafusos formam uma conexão de flange configurada para segurar o primeiro tubo e o segundo tubo fixo contra o movimento axial um em relação ao outro. Cada um do primeiro tubo e do segundo tubo é dotado de um meio de engate mútuo configurado para resistir à rotação um em relação ao outro, e os parafusos são configurados para se romper em uma carga axial predeterminada.

[00021] Os meios de engate podem ser dispostos nos flanges.

[00022] Por um parafuso entende-se, no presente documento, um corpo alongado com uma resistência à tração suficiente e previsível. Assim, um parafuso para a utilização na presente invenção pode ser feito de metal. Ainda, um parafuso para a utilização na presente invenção pode ser feito a partir de um material não metálico, tal como um material plástico, um material compósito, fibras agregadas ou entrelaçadas, seções coladas, ou uma combinação de dois ou mais desses.

[00023] O parafuso pode ter qualquer perfil adequado com ou sem simetria axial.

[00024] Os meios de engate transmitem, assim, as forças de torção aplicadas à coluna de tubo por um motor rotativo localizado em uma embarcação, por exemplo, a partir do primeiro tubo para o segundo tubo e para a seção de tubo de perfuração conectada à segunda parte de tubo. Desde que o meio de engate dos flanges seja formado de maneira que ele não permite um movimento relativo entre os flanges, os parafusos serão, em essência, submetidos às forças axiais ou as chamadas forças de tração e, assim, não forças de cisalhamento. Isso tem o efeito de permitir que a carga de ruptura do aparelho de acoplamento seja determinada a partir da carga axial à qual é determinado, o que significa que uma carga de ruptura desejada depende da capacidade geral de tração dos parafusos.

[00025] Os meios de engate podem incluir um elemento construído como castelo disposto em cada um dos flanges, de tal modo que o elemento construído como castelo de um dos flanges é adaptado complementarmente ao elemento construído como castelo do outro dos flanges. O elemento construído como castelo pode incluir os dedos que se projetam a partir de cada um dos flanges e sendo configurados para ser unidos. Em uma modalidade, os dedos são unidos apenas lado a lado. Em uma modalidade alternativa, as partes dos dedos são unidas lado a lado ao longo da parte periférica do flange, enquanto que outras partes dos dedos são unidas direção radial do flange.

[00026] Em uma modalidade, os meios de engate incluem uma série de pinos de engate e orifícios de engate adaptados de forma complementar. Um dos flanges pode ser dotado somente de pinos de engate, enquanto que o outro dos flanges pode ser dotado de somente de orifícios de engate. Em alternativa, cada um dos flanges pode ser dotado de pinos de engate e de orifícios de engate.

[00027] As partes de extremidade do parafuso são, cada uma, co- nectadas a uma respectiva parte de flange, de tal maneira que o parafuso é deslocável de modo axial através do orifício de pelo menos um dos flanges, e que o parafuso deslocável de modo axial é conectado ao dito pelo menos um flange por meio de uma porca que fica encostada contra uma parte de extremidade do flange.

[00028] Em uma modalidade, uma das partes de extremidade do parafuso é conectada de modo roscado ao orifício de um dos flanges, enquanto que a outra das partes de extremidade do parafuso é conectada ao outro flange por meio da dita porca.

[00029] Especialmente nos casos em que a coluna de perfuração se estende em mar aberto entre uma instalação submarina e uma embarcação na superfície do mar, a coluna de perfuração pode ser submetida a um momento de flexão considerável. À medida que o aparelho de acoplamento constitui uma parte da coluna de perfuração, tal momento de flexão deve ser transmitido através do flange de conexão. Para evitar ou pelo menos reduzir qualquer diferença de carga entre os parafusos do flange de conexão, em consequência do dito momento de flexão, o aparelho de acoplamento precisa ser rígido o suficiente. Essa rigidez pode ser alcançada por intermédio dos meios de engate. Uma rigidez particularmente boa pode ser alcançada se os elementos construídos como castelo tiverem uma concepção na qual as partes dos dedos são unidas lado a lado ao longo da parte periférica do flange, enquanto que outras partes dos dedos são unidas na direção radial do flange.

[00030] Como uma alternativa ou uma adição ao deixar o momento de flexão ser absorvido pela parte de flange em si, a segunda parte de extremidade de um dos tubos pode ser dotada de uma parte fêmea para receber uma parte macho adaptada de forma complementar disposta sobre a segunda parte de extremidade do outro dos tubos, a parte fêmea e a parte macho sendo dispostas para o deslocamento axial uma em relação à outra. As partes macho e fêmea são configuradas para absorver um momento de flexão aplicado ao aparelho de acoplamento, de modo que o momento de flexão pode ser ignorado no cálculo da força axial máxima que o aparelho de acoplamento está dimensionado para transportar. Tal sobreposição entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode, assim, proporcionar um aparelho de acoplamento que tem a rigidez desejada e, ao mesmo tempo, que é fácil de produzir.

[00031] Como um complemento ou como uma alternativa para o elemento construído como castelo, os meios de engate podem ser fornecidos por meio de um meio de engate posicionado na superfície externa da parte macho e na superfície interna da parte fêmea. Em uma modalidade, o dito meio de engate das partes macho e fêmea é um acoplamento de ranhura ou outro meio semelhante adequado para impedir a rotação entre o primeiro tubo e o segundo tubo.

[00032] Como consequência do aparelho de acoplamento de acordo com a invenção, incluindo um flange, a parte de flange do aparelho de acoplamento precisa, necessariamente, ter uma maior extensão radial do que as partes de tubo do aparelho de acoplamento. Tal extensão radial aumentada pode representar desafios no que diz respeito, por exemplo, a um cabo que se estende ao longo do exterior da coluna de perfuração, especialmente nos casos em que a coluna de perfuração é posicionada em uma plataforma ou uma chamada plataforma marinha. O cabo pode ser um assim chamado umbilical, por exemplo, que será bem conhecido pelo versado na técnica.

[00033] A fim de pelo menos reduzir os ditos desafios, a conexão de flange pode ser dotada de um ou mais recessos que se estendem em uma direção longitudinal do aparelho de acoplamento, o recesso sendo disposto para alojar pelo menos uma parte de um cabo que se estende ao longo do aparelho de acoplamento.

[00034] Na modalidade descrita acima, a capacidade de tração da corrente de perfuração é definida pela capacidade de tração geral dos parafusos. Em alguns casos, pode haver a necessidade de ser capaz de fornecer uma capacidade de tração maior do que aquela que pode ser fornecida pelos parafusos. Tal caso pode ocorrer quando a coluna de perfuração é usada para transportar uma peça de equipamento de poço a partir da embarcação para o leito do mar, em que o equipamento deve passar na superfície marinha ou na zona de respingo na qual pode haver grandes ondas. Outro caso é quando a coluna de perfuração fica presa e deve ser puxado para soltar.

[00035] Para ser capaz de fornecer tal capacidade de tração desejada, o aparelho de acoplamento pode ainda ser dotado de uma manga de transportador seletivamente liberável que circunda pelo menos uma parte do primeiro tubo e do segundo tubo. A manga de transportador pode ser disposta para girar em torno do eixo longitudinal do aparelho de acoplamento entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, a manga de transportador é engatada de modo bloqueado ao primeiro tubo e ao segundo tubo, mas em que, na segunda posição, a manga de transportador é desengatada a partir de pelo menos um do primeiro tubo e do segundo tubo.

[00036] Naqueles casos em que a manga de transportador é engatada de modo bloqueado tanto ao primeiro tubo quanto ao segundo tubo, o aparelho de acoplamento será descrito, a seguir, como estando em um "modo forte". De modo correspondente, o aparelho de acoplamento será descrito como estando em um "modo fraco" ou "modo de segurança", quando, na segunda posição, a manga de transportador foi desengatada de pelo menos um do primeiro tubo e do segundo tubo.

[00037] Em uma modalidade preferencial, a manga de transportador é configurada para ser capaz de transportar uma força axial maior do que a força axial que pode ser transportada por pelo menos os dois parafusos juntos. De um modo preferencial, apenas a manga de transportador está disposta para transportar a maior parte das forças axiais quando o aparelho de acoplamento se encontra em um modo forte. De preferência, a manga de transportador tem uma capacidade de força axial que é igual a ou maior que a capacidade de força axial da coluna de perfuração.

[00038] Um engate entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ter sido fornecido por meio de um meio de engate, que inclui uma série de ranhuras de trinco espaçada em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento, e uma série de ranhuras de trinco disposta sobre a superfície interna da manga de transportador. Para o engate ser liberável, uma das séries das ranhuras de trinco tem um comprimento que é menor que ou igual ao espaçamento da série de ranhuras de trinco na outra da série de ranhuras de trinco. Uma rotação predeterminada da manga de transportador irá, assim, desengatar as ranhuras de trinco uma da outra. Tal rotação pode ser, por exemplo, mas não está limitada a, 1/8 de uma rotação da manga de trans-portador em torno do seu eixo central.

[00039] O meio de engate é formado, de preferência, de tal maneira que, em consequência de um movimento axial relativo entre o primeiro tubo e o segundo tubo, as cavilhas irão se romper antes que o meio de engate do primeiro tubo e do segundo tubo desengate. Isso tem o efeito de uma rotação relativa entre os ditos tubos que não ocorrem antes dos parafusos se romperem. Além disso, os meios de engate podem ter uma extensão na direção axial do aparelho que é maior que a extensão axial total das ranhuras de trinco. Isto tem o efeito de os meios de engate são engatados até que as ranhuras de trinco da manga de transportador estão a uma distância axial das ranhuras de trinco do flange. Os meios de engate irão, assim, impedir que a manga de transportador seja trazida para um modo forte, em consequência da rotação não intencional relativa entre o primeiro tubo e o segundo tubo. Em uma modalidade, a ranhura de trinco é disposta em uma hélice em relação ao eixo longitudinal do aparelho de acoplamento. Isso tem o efeito de que o dispositivo de bloqueio no seu modo forte sé capaz de provocar uma tensão gradual, que irá absorver qualquer folga entre a ranhura de trinco e, assim, aliviar os parafusos.

[00040] Como uma alternativa para as ditas ranhuras de trinco, um engate entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ser proporcionado por meio de um meio de engate, que inclui os fios dispostos em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento, e uma série de roscas de encaixe de forma complementar disposta sobre uma parte da superfície interna da manga de transportador. Essa alternativa irá requerer uma maior rotação da manga de transportador do que é o caso com a modalidade mencionada acima com as ranhuras de fecho.

[00041] Os meios de engate do aparelho de acoplamento podem ser dispostos sobre uma parte de um dos flanges do aparelho de acoplamento e na parte da manga de transportador. A fixação contra o movimento axial entre o primeiro tubo e o segundo tubo pode ser fornecida por um dos flanges que não é dotado do meio de engate que fica encostado contra uma parte de recesso disposta em uma parte de extremidade da manga de transportador.

[00042] Em uma modalidade alternativa, o meio de engate é disposto sobre um colar que é fixo a um dos tubos com uma distância ao flange, entre o flange e a primeira parte de extremidade do tubo. O colar pode ser uma parte integral do tubo ou, então, ele pode ser fixo ao tubo por meio de uma conexão roscada, por exemplo.

[00043] No caso de falha de tração do aparelho de acoplamento, os parafusos que são deslocáveis de modo axial através do orifício de pelo menos um dos flanges terá sido liberado a partir do dito pelo me- nos um flange. Um versado na técnica saberá que na ocorrência de uma falha de tração, os parafusos podem "disparar" para fora dos orifícios de forma incontrolável. Isso pode resultar em ferimentos à equipe se tal falha acontecer por acidente a bordo de uma embarcação. Um parafuso despedaçado também poderia causar danos aos equipamentos submarinos.

[00044] Para pelo menos reduzir o risco de parafusos e porcas saírem dos orifícios de flange em uma falha de tração, pelo menos um elemento de inserção pode ser disposto em torno de uma ou mais partes do tubo entre o dito colar e o flange, o elemento de inserção sendo configurado para restringir o movimento axial do parafuso em uma direção para fora a partir do flange. Mediante a ruptura do parafuso, os elementos de inserção irão impedir, assim, que as peças soltas caiam dos parafusos e das porcas associadas. Em uma modalidade, uma parte de extremidade do elemento de inserção inclui partes de extremidade dos parafusos que se projetam a partir do flange.

[00045] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, um método para proporcionar uma conexão fraca controlável em uma coluna de perfuração disposta para estar no modo bloqueado no fundo é fornecido, o método que compreende: dispor um aparelho de acoplamento de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, em que uma capacidade do transportador de carga axial predeterminada do aparelho de acoplamento é fornecida por meio de pelo menos dois parafusos que conectam dois flanges dispostos a um primeiro tubo e um segundo tubo do aparelho de acoplamento; e encaixar o aparelho de acoplamento em uma parte da coluna de perfuração.

[00046] Os parafusos podem ser pré-tensionados no aparelho de acoplamento, a fim desse modo, facilitar a determinação da capacidade de força axial dos parafusos, mas, em particular, evitar uma fatiga e alcançar a rigidez na conexão.

[00047] O método pode ainda incluir o fornecimento do aparelho de acoplamento com uma manga de transportador seletivamente separável tal como explicado acima em conjunto com o primeiro aspecto da invenção. A manga de transportador pode ser controlada, isto é, ativada ou desativada, pela equipe a bordo de uma embarcação ou por meio de um ROV (veículo operado de maneira remota), por exemplo, depois que o aparelho de acoplamento foi submerso.

[00048] Em um terceiro aspecto da invenção, uma coluna de perfuração que inclui o aparelho de acoplamento como explicado acima é fornecida.

[00049] Em um quarto aspecto da invenção, um flange de conexão é usado para fornecer uma conexão fraca controlável com uma capacidade de carga de força axial predeterminada.

[00050] A invenção é definida pelas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes definem as modalidades vantajosas da invenção.

[00051] A seguir, um exemplo de uma modalidade preferencial é descrita, que é visualizado nos desenhos anexos, nos quais:

[00052] a Figura 1 mostra uma coluna de perfuração que se estende a partir de uma torre em uma embarcação flutuante para uma instalação submarina, o aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção é posicionado em uma plataforma que envolve a coluna de perfuração;

[00053] a Figura 2 mostra o mesmo que a Figura 1, mas a coluna de perfuração estende-se em mar aberto entre a instalação submarina e o recipiente;

[00054] a Figura 3a mostra uma vista em perspectiva, em uma escala maior, de uma modalidade do aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção;

[00055] a Figura 3b mostra o aparelho de acoplamento da Figura 3a, de um primeiro tubo a ser separado a partir de um segundo tubo;

[00056] a Figura 3c mostra o aparelho de acoplamento da Figura 3a ainda dotado de um elemento de inserção;

[00057] a Figura 4a mostra uma vista lateral do aparelho de acoplamento da Figura 3c;

[00058] a Figura 4b mostra uma vista de extremidade, vista a partir da direita para a esquerda na Figura 4a;

[00059] a Figura 4c mostra uma vista em corte transversal vista através da linha A-A na Figura 4B;

[00060] a Figura 4d mostra uma vista em corte transversal vista através da linha B-B na Figura 4B;

[00061] as Figuras 4e-4h mostram as seções transversais em uma escala maior, vistas através das linhas C-C, D-D, E-E e F-F na Figura 4A, respectivamente;

[00062] a Figura 5a mostra um corte em perspectiva, observado a um ângulo a partir de cima e na direção longitudinal do aparelho de acoplamento, no qual, no entanto, existe um cabo que se estende ao longo do aparelho de acoplamento;

[00063] a Figura 5b mostra um corte transversal através de uma parte do aparelho de acoplamento e do cabo mostrado na Figura 5A, mas o aparelho de acoplamento e o cabo são envolvidas por um plataforma, como mostrado na Figura 1;

[00064] a Figura 6 mostra, em perspectiva, um aparelho de acoplamento que parece aquele mostrado na Figura 3a, mas sem um colar;

[00065] a Figura 7 mostra, em perspectiva, um aparelho de acoplamento que tem semelhança com aquele mostrado na Figura 6, mas no qual um dos flanges é dotado de um meio de engate que incluem s um conjunto de trinco ranhura radial s dispostas de uma maneira espaçada em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento;

[00066] a Figura 8a mostra o aparelho de acoplamento da Figura 7 depois de uma manga de transportador foi deslizada através de uma parte do aparelho de acoplamento;

[00067] a Figura 8b mostra, em uma escala maior, o aparelho de acoplamento da Figura 8a, no qual as ranhuras de trinco dispostas de uma maneira que se projetam sobre a superfície interna da manga de transportador estão em engate com as ranhuras de trinco radiais do flange;

[00068] a Figura 8c mostra o mesmo que na Figura 8b, mas a manga de transportador foi girada 1/8 de uma volta de modo que as ranhuras de fecho internas da manga de transportador foram desengatadas das ranhuras de trinco do flange;

[00069] a Figura 9 mostra uma vista em corte transversal, em uma escala maior, na direção longitudinal de uma parte do tubo esquerdo e da manga de transportador da Figura 8a;

[00070] a Figura 10a mostra uma modalidade alternativa do aparelho de acoplamento mostrado na Figura 8a; e

[00071] a Figura 10b mostra uma seção, em uma escala maior, ao longo do eixo central do aparelho de acoplamento mostrado na Figura 10a.

[00072] As especificações posicionais tais como "sobre", "sob", "inferior", "superior", "direita" e "esquerda", referem-se às posições mostradas nas Figuras.

[00073] Nas Figuras, os mesmos números de referência indicam os mesmos elementos ou os elementos correspondentes. Nem todos os elementos são indicados pelos números de referência em todas as Figuras. Como os números são apenas desenhos a princípio, as proporções de tamanho relativo entre os elementos individuais podem ser um pouco distorcidas.

[00074] Nas Figuras, o número de referência 1 indica um aparelho de acoplamento de acordo com a presente invenção para conectar duas seções de tubo de perfuração, de seções de coluna de perfuração 100 unidas por juntas de ferramentas.

[00075] A Figura 1 mostra uma coluna de perfuração 100 que se estende a partir de uma torre D a bordo de uma embarcação flutuante W. A torre D é dotada de uma unidade de topo TD e um aparelho compensador de elevação H.

[00076] Quando a coluna de perfuração 100 é usada para transportar uma ferramenta em um sistema submarino SS, como uma cabeça de poço ou uma árvore, e fixa-la a esse, a coluna de perfuração 100 está em um chamado modo de fundo bloqueado. A distância entre a embarcação W o dito sistema submarino SS irá variar devido às ondas e o ciclo da maré. Para proporcionar uma tensão substancialmente constante sobre a coluna de perfuração 100, ela é conectada ao aparelho compensador de elevação H, que é transportado pela torre D. A coluna de perfuração 100 está disposta para ser girada por meio da unidade de topo TD, como será conhecido de um versado na técnica.

[00077] A coluna de perfuração 100 e o aparelho de acoplamento 1 são envolvidos por uma plataforma R.

[00078] A Figura 2 mostra uma coluna de perfuração 100, que é utilizado para transportar uma árvore de uma instalação submarina. A coluna de perfuração 100 se estende em mar aberto.

[00079] Em uma situação com um aparelho compensador de elevação H falhando ao mesmo tempo em que a embarcação W é movida para cima, ou o sistema submarino SS, a coluna de perfuração 100 ou outras partes do equipamento na embarcação W podem ser seriamente danificadas. Tal dano pode provocar acidentes fatais, que serão compreendidos por um versado na técnica.

[00080] Um dos objetivos do aparelho de acoplamento 1 é propor- cionar uma "conexão fraca" controlável para uma coluna de perfuração 100, que é bloqueada no fundo de uma embarcação flutuante W.

[00081] As Figuras 3a a 5b mostram o aparelho de acoplamento 1 de acordo com a presente invenção em maior escala. O aparelho de acoplamento 1 inclui um primeiro tubo 10 com uma primeira parte de extremidade 12 e uma segunda parte de extremidade 14.

[00082] A primeira parte de extremidade 12 é dotada de uma junta de ferramenta 16 a ser unida a uma seção de tubo de perfuração por meio de uma rosca não mostrada. Como melhor mostrado na Figura 4c, a junta de ferramenta 16 da primeira parte de extremidade 12 é uma junta fêmea.

[00083] O aparelho de acoplamento 1 inclui ainda um segundo tubo 20 com uma primeira parte de extremidade 22 e uma segunda parte de extremidade 24.

[00084] A primeira parte de extremidade 22 do segundo tubo 20 é dotada de uma junta de ferramenta 26 a ser unida a uma seção de tubo de perfuração por meio de um fio não mostrado. Na modalidade mostrada, a ferramenta de junta 26 da primeira parte de extremidade 22 é uma junta macho.

[00085] Cada uma da segunda parte de extremidade 14, 24 dos tubos 10, 20 é dotada de um flange 18, 28. Os flanges 18, 28 são dotados de orifícios 30 (dez mostrados nas Figuras) que são, cada um, dispostos para receber uma cavilha ou parafuso 32, de modo que os flanges 18, 28 e os parafusos 32 formam uma conexão de flange configurada para sustentar o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 fixos contra o movimento axial um em relação ao outro.

[00086] Na modalidade de exemplo, o parafuso 32 é mostrado como feito a partir de um elemento de haste que rosqueia em ambas as partes de extremidade.

[00087] Cada um dos flanges 18, 28 é dotado de um dispositivo de engate 34 que, na modalidade mostrada, é um elemento construído como castelo. O elemento construído como castelo 34 do primeiro tubo 10 se encaixa de forma complementar no elemento construído como castelo 34 do segundo tubo 20. O objetivo dos elementos construídos como castelo 34 é para impedir a rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20, quando a coluna de perfuração 100 é girada em torno do seu eixo longitudinal. Os elementos construídos como castelo 34 evitam, assim, que os parafusos 32 sejam submetidos a forças de cisalhamento. Os parafusos 32 são, portanto, submetidos principalmente a uma carga axial ou de tração.

[00088] A carga de ruptura do aparelho de acoplamento 1 é, por conseguinte, definida pela carga geral da ruptura dos parafusos 32. A carga de ruptura pode, portanto, ser controlada pelo número de parafusos e/ou pelas propriedades do material dos parafusos.

[00089] Na modalidade mostrada, uma parte de extremidade esquerda do parafuso 32 é fixa ao flange 18 por meio de uma conexão roscada 30'. Isto é mostrado na Figura 4c, por exemplo. Com a exceção da conexão roscada 30', o parafuso 32 é deslocável de modo axial no orifício 30 do flange 18 do primeiro tubo e através de todo o orifício 30 do flange 28 do segundo tubo 20.

[00090] O parafuso 32 é conectado ao flange 28 do segundo tubo 20 por meio de uma porca 33, que foi aparafusada contra a parte de extremidade do flange 28, como mostrado nas Figuras.

[00091] Em vez de manter o parafuso 32 fixo ao flange 18 por meio da conexão roscada 30' do flange 18, o parafuso 32 pode ser mantido preso ao flange 18 de uma forma correspondente àquela no flange 28 do segundo tubo 20. No entanto, a solução mostrada tem algumas vantagens em relação às "conexões de porca" como será explicado a seguir com referência à Figura 3c.

[00092] Na Figura 3c, o aparelho de acoplamento 1 é dotado de um elemento de inserção 40, que é posicionado em torno de uma parte do segundo tubo 20 entre o flange 28 e um colar 38. Na modalidade mostrada, o elemento de inserção inclui dois elementos em forma de C com uma curvatura adaptada ao diâmetro da parte correspondente do segundo tubo 20.

[00093] O colar 38 pode ser uma parte integrante do tubo 20, ou pode ser conectado de maneira removível ao tubo 20, por exemplo, por meio de uma conexão roscada, como mostrado na Figura 10b. Um dos propósitos do colar 38 é de funcionar como um deflector para evitar que os objetos batam nos parafusos 32/porcas 33 à medida que a coluna de tubo 100 com a aplicação de acoplamento 1 é movida em uma direção axial.

[00094] A finalidade primária do elemento de inserção 40 é reduzir o risco dos parafusos 32 saltarem para fora do orifício 30, juntamente com as porcas 33 na ocorrência de uma falha de tração dos parafusos 32. O propósito é alcançado pelo elemento de inserção para pelo menos reduzir o movimento axial do parafuso 32 e, assim, também a porca 33, a partir da esquerda para a direita na Figura 3C, e evitar que o parafuso seja liberado a partir do orifício 30 do flange 28.

[00095] Como mencionado acima, tal ejeção do parafuso 32 pode ria causar danos à equipe se tal ruptura ocorrer por acidente a bordo de uma embarcação. Um parafuso 32 solto também poderia causar danos aos equipamentos submarinos.

[00096] Tal como mostrado na Figura 4c, por exemplo, o elemento de inserção 40 é preso ao colar 38 por meio de parafusos de fixação 42, que foram inseridos através de orifícios 39 do colar 38 e para dentro do elemento de inserção 40. Os orifícios 39 do colar 38, tanto permitem que os parafusos 32 sejam posicionados através de montagem simplificada, quanto permitem que uma ferramenta de tensionamento seja usada através de hastes de aperto do tipo parafuso que são colo- cadas através dos orifícios 39 e conectadas aos parafusos 32 que devem ser tensionados. Além disso, o colar 38 pode fornecer apoio para uma ferramenta de pré-tensionamento.

[00097] Na modalidade mostrada, o elemento de inserção 40 é ainda dotado de recessos ou entalhes 44 dispostos de modo a alojar uma parte de extremidade do parafuso 32. Por conseguinte, com uma ruptura do parafuso 32, a parte do parafuso 32 que se estende através do flange 28 do segundo tubo 20 ainda será sustentada de maneira fixa o suficiente contra ambos os movimentos axiais e radiais de modo que mantém a sua posição no flange 28. De modo correspondente, a conexão roscada 30' do flange 18 do primeiro tubo 10 irá segurar o parafuso 32 fixo contra o movimento para fora do dito flange 18.

[00098] O elemento de inserção 40 é colocado em torno do segundo tubo 20 depois que a conexão de flange foi formada e os parafusos 32, de preferência, foram tensionados por meio das porcas 33.

[00099] Um versado na técnica saberá que o posicionamento e a fixação do elemento de inserção 40 são mais trabalhosos que a conexão dos parafusos 32 nos orifícios 30 por roscas, como é mostrado nas Figuras. Assim, a modalidade mostrada deve ser preferencial, embora o posicionamento de uma porca 33 em ambas as partes de extremidade do parafuso 32 também seja possível.

[000100] Um versado na técnica irá compreender que o tensiona- mento dos parafusos 32 é vantajoso com relação à "folga" e à fadiga nos parafusos, e para obter uma carga substancialmente igual sobre os parafusos 32. Tal carga igual é importante para alcançar uma carga de ruptura tão previsível quanto possível para o aparelho de acoplamento 1, mas é particularmente importante, a fim de pelo menos reduzir a fadiga nos parafusos 32, como será compreendido por uma versado na técnica.

[000101] Uma parte de uma ferramenta de aperto da porca para o uso ao apertar as porcas 33 pode ser inserida através dos orifícios 39 do colar 38.

[000102] A Figura 4c e a Figura 4d mostram uma modalidade do aparelho de acoplamento 1, na qual a segunda parte de extremidade 14 do primeiro tubo 10 é dotada de uma parte fêmea 15. A parte fêmea 15 é adaptada para complementar uma parte macho 25 que se projeta a partir da segunda parte de extremidade 24 do segundo tubo 20. A parte fêmea 15 e a parte macho 25 são dispostas para o movimento axial uma em relação à outra.

[000103] Uma das finalidades da parte fêmea 15 e da parte macho 25 de encaixe complementar é o de proporcionar um aparelho de acoplamento 1, no qual os momentos de flexão são absorvidos para o maior grau possível pelas ditas partes fêmea e macho 15, 25 juntamente com as faces de extremidade adjacentes dos flanges 18, 28, e não pelos parafusos 32 localizados no "lado de tensão" do aparelho de acoplamento 1. As partes fêmea e macho 15, 25 contribuem, assim, para o fato de que a carga de ruptura do aparelho de acoplamento 1, em grande medida, não é afetada por um componente de força que atua de forma perpendicular ao eixo longitudinal da coluna de perfuração 100. Tal componente de força pode tipicamente ser elevado em consequência das correntes marítimas.

[000104] Além das partes fêmea e macho 15, 25 do primeiro tubo 10 e do segundo tubo 20, respectivamente, as partes de extremidade dos flanges 18, 28 são também dotadas de uma parte fêmea do flange 18' e uma parte macho do flange 28', como mostrado na Figura 4d.

[000105] Cada uma das partes macho e fêmea 15, 25 é dotada de um ressalto, cujos ressaltos são dispostos para ficarem em contato um contra o outro para formar uma superfície de vedação 17, de modo que o aparelho de acoplamento 1 é vedado de maneira hermética. Na modalidade mostrada, o aparelho de acoplamento 1 é configurado para resistir à mesma pressão que a coluna de perfuração 100. As Figuras 4e a 4h mostram vistas em seção transversal, em uma escala maior, visto pelas linhas C-C, D-D, E-E e F-F na Figura 4a. No entanto, por motivos ilustrativos, o elemento de inserção 40 da Figura 4H é mostrado somente em uma parte superior na qual foi posicionado para sustentar os cinco parafusos superiores 32 fixos contra o movimento axial.

[000106] Nas Figuras 3a a 6, o aparelho de acoplamento 1 é dotado de dois recessos 50 dispostos na diagonal. A finalidade dos recessos 50 é alojar uma parte de um cabo 52 que se estende ao longo do aparelho de acoplamento 1, como mostrado na Figura 5A e na Figura 5B. A Figura 5B é uma seção através do aparelho de acoplamento 1 no mesmo local que a seção D-D da Figura 4a. O cabo 52 pode, tipicamente, ser um conhecido como umbilical. O recesso 50 é particularmente útil nos casos em que o aparelho de acoplamento 1 e a coluna de perfuração 100 estão rodeados, por exemplo, por uma plataforma R conforme indicado na Figura 1 e na Figura 5, à medida que o diâmetro total do aparelho de acoplamento 1 e do cabo 52 serão diminuídos por uma quantidade correspondente à extensão radial do recesso 50 . Na Figura 5b, R pode representar uma abertura de luz do dia na então chamada mesa giratória (a abertura no piso de perfuração), que também é conhecida na indústria como uma "rotativa" ou, então, R pode representar o diâmetro da plataforma, como mencionado acima.

[000107] Como se depreende das Figuras, o maior diâmetro externo do aparelho de acoplamento 1 é determinado pelo diâmetro externo dos flanges 18, 28. Um aparelho 1 do tipo mostrado é configurado para ser movido no interior da plataforma ou R, através da abertura do mesa giratória.

[000108] Agora, com referência às Figuras 7 a 10b, com relação a uma variação do aparelho de acoplamento 1, no qual é configurado para capaz de receber uma manga de transportador liberável de maneira seletiva 60, como se mostra nas Figuras 8a a 10b.

[000109] A finalidade da manga de transportador 60 é "substituir" a capacidade de transporte de carga axial do aparelho de acoplamento 1 determinada pelos parafusos 32. Para exemplo, tal substituição pode ser desejável nos casos em que a coluna de perfuração 100 é utilizada para transportar uma peça pesada do equipamento de poço, por exemplo, uma árvore a partir da embarcação W para baixo para o fundo do mar SB. Especialmente, quando a árvore está sendo transportada através da zona de respingo, as cargas axiais, que excedem a carga axial na qual os parafusos 32 são configurados para romper, podem surgir na coluna de perfuração 100.

[000110] A Figura 7 mostra uma modalidade do aparelho de acoplamento 1, no qual o segundo tubo 20 é dotado de uma série de ranhuras de trinco 62 que se projeta radialmente a partir da superfície de flange 28. As ranhuras de trinco 62 estão dispostos em série, espaçadas entre si tanto em torno da superfície do flange 28 quanto na direção axial. O flange 28 é dotado de uma superfície lisa 62’ entre as ranhuras de trinco 62.

[000111] Na Figura 7, o elemento construído como castelo 34 tem uma extensão L1 na direção axial do aparelho 1, o qual é maior do que a extensão axial total L2 das ranhuras de trinco 62 do flange. Isso tem o efeito de que o elemento construído como castelo 34 está em engate até que as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 está a uma distância axial a partir das ranhuras de trinco 62 do flange 28. Assim, o elemento construído como castelo 34 vai impedir que a manga de transportador 60 fique em um modo forte em consequência da rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20.

[000112] Além disso, a extensão axial L1 do elemento construído como castelo 34 é, de preferência, configurada de tal maneira que é maior do que a extensão dos parafusos 32 na ruptura. Desse modo, garante-se que os parafusos 32 não sejam submetidos às forças de corte em consequência da rotação relativa entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 até que a ruptura tenha ocorrido.

[000113] Na Figura 8a, a manga de transportador 60 é posicionada em torno dos flanges 18, 28 do aparelho de acoplamento 1, como mostrado na Figura 7.

[000114] A Figura 8b mostra a manga de transportador 60 em uma posição na qual as ranhuras de trinco 62 do flange 28 estão em engate com as ranhuras de trinco 64 que se projetam a partir da superfície interna da manga de transportador 60. As ranhuras de trinco 64 da manga de transportador têm uma extensão na sua direção longitudinal que é menor que o espaçamento de que as ranhuras de trinco 62 têm em torno do flange 28. Quando a manga de transportador 60 é girada a partir da posição mostrada na Figura 8b, na qual está em um "modo forte", para a posição mostrada na Figura 8c, as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 ficarão desengatadas das ranhuras de trinco 62 do flange 28 e serão movidas sobre a superfície lisa 62' do flange 28. Na Figura 8c, a manga de transportador 60 está assim em um "modo fraco" ou "modo de segurança", em que a capacidade de carga axial do aparelho de acoplamento 1 é determinada pela capacidade de transporte de carga axial geral dos parafusos 32.

[000115] A Figura 9 mostra, em uma escala maior, uma vista em corte através de uma parte do primeiro tubo 10 rodeada pela manga de transportador 60. A manga de transportador 60 é dotada de um ressalto 61 na parte de extremidade que é mais distante a partir do segundo tubo 20 na posição de aplicação. A finalidade do flange 61 é proporcionar uma superfície de apoio contra uma parte de extremidade do flange 18 do primeiro tubo 10. Na modalidade mostrada, a manga de transportador 60 pode girar em torno do primeiro tubo 10.

[000116] Na Figura 9, os dois orifícios 30 do flange 18 são dotados de parafusos 32. Por razões ilustrativas, um dos parafusos 32 é dotado de uma porca 33. No entanto, será compreendido que a porca 33 deve ser removida antes que o segundo tubo 20 fique contra o primeiro tubo 10.

[000117] As ranhuras de trinco 62, 64 podem ser dispostas de modo perpendicular ao eixo longitudinal do aparelho de acoplamento. No entanto, será uma vantagem se as ranhuras de trinco 62, 64 estiverem dispostas em um ângulo diferente de 90°, com um intervalo que é, de modo que a manga de transportador 60 é submetida a um movimento axial na direção do segundo tubo 20 quando a manga de transportador é trazida de um modo fraco, como mostrado na Figura 8c para um modo forte, como mostrado na Figura 8b.

[000118] Em uma modalidade alternativa, as ranhuras de trinco 62, 64 podem ser roscas. As roscas exigem uma rotação maior da manga de transportador 60 em torno do eixo longitudinal do aparelho de acoplamento 1 do que o que é o caso com as ranhuras de trinco 62, 64 mostradas nas Figuras, que requerem apenas 1/8 de uma volta. Assim, em alguns casos, a modalidade ilustrada pode ser a preferencial, especialmente quando a manga de transportador deve ser operada por meio de um ROV.

[000119] A Figura 10a e a Figura 10b mostram uma modalidade alternativa do aparelho de acoplamento 1 mostrado na Figura 8a e na Figura 9B.

[000120] Na Figura 10a, o ressalto 61 da manga de transportador 60 fica contra a parte de extremidade do flange 18 do primeiro tubo 10, da mesma forma que a manga de transportador 60 mostrada na Figura 8a. Mas, em vez das ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 serem trazidas para o engate com as ranhuras de trinco 62 dispostas sobre o flange 28 do segundo tubo 20, as ranhuras de trinco 64 da manga de transportador 60 estão dispostas para serem engatadas às ranhuras de trinco 62 dispostas sobre uma parte de um colar 38. O colar 38 é fixo ao segundo tubo 20 por meio de uma conexão roscada 23. O colar 38 é posicionado a uma distância a partir do flange 28 do tubo 20.

[000121] As ranhuras de trinco 62, 64 mostradas na Figura 10b podem ser roscas.

[000122] O colar 38 ilustrado na Figura 10A é fixo em torno do segundo tubo 20 depois que os parafusos 32 passaram através dos orifícios 30 dos flanges 18, 28 e uma conexão sido estabelecida.

[000123] Uma parte da superfície externa do colar 38 é dotada de ranhuras de trinco 62 do mesmo tipo que aquela descrita para o flange 28 acima.

[000124] Como mostrado na Figura 10a e na Figura 10b, as partes terminais dos parafusos 32 que se projetam a partir do flange 28 do segundo tubo 20 são protegidas pela manga de transportador 60. Assim, nessa modalidade, não é necessário ter o elemento de inserção 40 como mostrado na Figura 3C, por exemplo.

[000125] A manga de transportador 60 mostrada na Figura 10a é dotada de aberturas 66. A finalidade das aberturas 66 é de ser capaz de verificar de maneira visual, por exemplo, em uma inspeção final, que os parafusos 32 presumidos foram posicionados no aparelho de acoplamento 1.

[000126] A partir da descrição acima, ficará, portanto, entendido que a presente invenção fornece um aparelho de acoplamento 1 que, por meio de pelo menos dois parafusos 32, podem formar uma conexão de "elo fraco" controlável, em que a carga de ruptura dos parafusos 32 pode ser determinada unicamente a partir da carga de tração da colu na de perfuração 100. A carga de torção e a carga axial, em consequência dos momentos de flexão, por conseguinte, podem ser ignoradas. É uma vantagem se os parafusos 32 forem pequenos, isto é, se os parafusos 32 tiverem uma alta proporção de comprimento para diâmetro. Nas Figuras, a finura dos parafusos é mostrada na ordem de 20, o comprimento estando entre os anexos dos parafusos. No entanto, a espessura pode ser maior ou menor do que a mostrada. A espessura dos parafusos 32, juntamente com um possível tensionamento, proporciona uma determinação relativamente precisa da capacidade de transporte de carga de cada um dos parafusos.

[000127] Para ser capaz de ajustar a capacidade de transporte de força axial dos parafusos 32, que pode ser dotada de uma parte virada 32' tal como ilustrado na Figura 9. Um parafuso 38 com um determinado diâmetro e espessura pode assim ser ajustado com precisão relativamente preciso à capacidade de transporte de força axial.

[000128] Uma parte inferior de uma coluna de perfuração 100, que é dotada de um aparelho de acoplamento 1 do tipo que é mostrado na Figura 7 e que é dotado de uma manga de transportador 60, pode ser recuperada ao fazer com que o primeiro tubo 10 fique contra o segundo tubo 20 e depois ao fazer com que a manga de transportador 60 fique em um modo forte, de modo que o acoplamento entre o primeiro tubo 10 e o segundo tubo 20 é restaurado. A parte inferior da coluna de perfuração pode assim ser recuperada.

[000129] Como sugerido inicialmente, o aparelho de acoplamento 1 também podia ser utilizado em um orifício em uma formação abaixo do fundo do mar ou, nos casos em que uma manga de transportador 60 é utilizada para o aparelho 1, em um plataforma R, por exemplo, como mostrado na Figura 1. Uma possível utilização de uma manga de transportador 60 para controlar a capacidade de transporte de força axial do aparelho de acoplamento 1 de ambos os caminhos entre um modo forte e um modo fraco vai exigir uma ferramenta de manipulação (não mostrada) que é configurada para fornecer a rotação desejada da manga de transportador 60. Em uma modalidade, tal ferramenta de manipulação pode ser um dispositivo de acionamento, como um motor. O dispositivo de acionamento é, de preferência, disposto para o controle remoto de modo que a manga de transportador pode ser operada a partir de uma superfície. Como, por exemplo, um ROV que é utilizado em mar aberto, tal ferramenta de manipulação é não faz parte da presente invenção.

Claims

1. Aparelho de acoplamento (1) para conectar duas seções de tubo de perfuração em uma coluna (100) de seções de tubo de perfuração unidas por juntas de ferramenta, o aparelho de acoplamento (1) que compreende: - um primeiro tubo (10) com uma primeira parte de extremidade (12) e uma segunda parte de extremidade (14), a primeira parte de extremidade (12) sendo dotada de uma junta de ferramenta (16) para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; - um segundo tubo (20) com uma primeira parte de extremidade (22) e uma segunda parte de extremidade (24), a primeira parte de extremidade (22) sendo dotada de uma junta de ferramenta (26) para a conexão a uma seção de tubo de perfuração; cada uma da segunda parte de extremidade (14, 24) dos tubos (10, 20) sendo ainda dotada de um flange (18, 28) dotado de pelo menos dois orifícios espaçados (30) que são, cada um, dispostos para receber um parafuso (32) de modo que os flanges (18, 28) e os parafusos (32) formam uma conexão de flange configurada para prender o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) fixos contra o movimento axial um em relação ao outro, caracterizado pelo fato de que cada um dentre o primeiro de tubo (10) e o segundo tubo (20) é dotado de um meio de engate mútuo (34) configurado para resistir à rotação relativa dos mesmos; e que os parafusos (32) são parafusos de tensionamento axial submetidos apenas à forças axiais, os parafusos configurados para se romperem uma carga axial predeterminada.

2. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de engate (34) incluem um elemento construído como castelo disposto em cada um dos flanges, de modo que o elemento construído como castelo (34) de um dos flanges (18, 28) é adaptado de forma complementar ao elemento construído como castelo (34) do outro dos flanges (18, 28).

3. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as partes de extremidade do parafuso (32) são, cada uma, conectadas a uma respectiva parte de flange, e em que o parafuso (32) é deslocável de maneira axial através do orifício (30) de pelo menos um dos flanges (18, 28), e que o parafuso deslocável de maneira axial (32) é conectado ao dito pelo menos um flange (28) por meio de uma porca (33) que fica encostada contra uma parte de extremidade do flange (28).

4. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a segunda parte de extremidade (14, 24) de um dos tubos (10, 20) é dotada de uma parte fêmea (15) para receber uma parte macho adaptada de forma complementar (25) disposta na segunda parte de extremidade (14, 24) do outro dos tubos (10, 20), e em que a parte fêmea (15) e a parte macho (25) estão dispostas para o deslocamento axial um em relação ao outro.

5. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a conexão de flange é dotada de pelo menos um recesso (50) que se estende em uma direção longitudinal do aparelho de acoplamento (1), o recesso (50) sendo disposto de modo a alojar pelo menos uma parte do cabo (52) que se estende ao longo do aparelho de acoplamento (1).

6. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é ainda dotado de uma manga de transportador liberável de maneira seletiva (60) que circunda pelo menos uma parte do primeiro tubo (10) e do segundo tubo (20), a manga de transportador (60) ser disposta para girar em torno do eixo longitudinal do aparelho de acoplamento (1) entre uma primeira posição e uma segunda posição, a manga de trans- portador (60) sendo engatada por bloqueio tanto ao primeiro tubo (10) quanto ao segundo tubo (20) na primeira posição, mas a manga de transportador (60) sendo desengatada de pelo menos um dentre o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) na segunda posição.

7. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a manga de transportador (60) é configurada para transportar uma força axial maior do que a força axial que pode ser transportada por pelo menos dois parafusos (30) juntos.

8. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o acoplamento entre o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) é fornecido por meio de um meio de engate que inclui uma série de ranhuras de trinco (62) espaçadas em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento (1), e uma série de ranhuras de trinco (64) disposta sobre uma parte da superfície interna da manga de transportador (60), uma das séries de ranhuras de trinco (62, 64) que tem um comprimento que é menor do que ou igual ao espaçamento da série de ranhuras de trinco (62, 64) da segunda das séries de ranhuras de trinco (62, 64).

9. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o acoplamento entre o primeiro tubo (10) e o segundo tubo (20) é fornecido por meio de um meio de engate que inclui roscas dispostas em torno de uma parte da superfície externa do aparelho de acoplamento (1) e uma série de roscas de encaixe complementar dispostas sobre uma parte da superfície interna do elemento de manga (60).

10. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o meio de engate (62) do aparelho de acoplamento (1) é disposto em uma parte de um dos flanges (28) do aparelho de acoplamento (1) e na parte da manga de transportador (60).

11. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos tubos (10, 20) é dotado de um colar (38) disposto em uma distância do flange (18, 28), entre o flange e a primeira parte de extremidade (12, 22) do tubo (10, 20).

12. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 11, quando independente da reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o meio de engate (62) do aparelho de acoplamento (1) é disposto sobre o colar (38) que é conectado a um dos tubos (10, 20) a uma distância do flange (18, 28), entre o flange e a primeira parte de extremidade (12, 22) do tubo (10, 20).

13. Aparelho de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de inserção (40) está disposto em torno de uma ou mais partes do tubo (10, 20) entre o colar (38) e o flange (18, 28), o elemento de inserção (40) sendo configurado para restringir um movimento axial dos parafusos (32).

14. Método para proporcionar uma conexão fraca controlável em uma coluna de perfuração (100) disposta de modo a ser bloqueada em um modo bloqueado no fundo, caracterizado pelo fato de que compreende: dispor um aparelho de acoplamento (1), como definido na reivindicação 1, em que uma capacidade de transporte de carga axial predeterminada do aparelho de acoplamento (1) é fornecida por meio de pelo menos dois parafusos de tensionamento (32) que conecta dois flanges (18, 28) dispostos sobre um primeiro tubo (10) e um segundo tubo (20) do aparelho de acoplamento (1); e encaixar o aparelho de acoplamento (1) em uma parte da coluna de perfuração (100).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que inclui o pré-tensionamento dos parafusos (32) do aparelho de acoplamento (1).

16. Método, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, ca-racterizado pelo fato de que inclui ainda fornecer o aparelho de acoplamento (1) com uma manga de transportador liberável de maneira seletiva (60), como definido na reivindicação 6.

17. Coluna de perfuração (100) caracterizada pelo fato de que inclui o aparelho de acoplamento (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

18. Uso de uma conexão de flange com parafusos de tensi- onamento (13), caracterizado pelo fato de que é para fornecer uma conexão fraca controlável, com uma capacidade de transporte de força axial predeterminada.