BR112017025050B1

BR112017025050B1 - Dispositivo de controle de boca de poço

Info

Publication number: BR112017025050B1
Application number: BR112017025050-0A
Authority: BR
Inventors: Erik Norbom
Original assignee: Electrical Subsea & Drilling As
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2023-01-17
Also published as: GB2556711A; AU2016269054B2; WO2016189034A1; GB201508907D0; NO20171724A1; BR112017025050A2; GB2556711B; AU2016269054A1; US10711555B2; GB201721686D0; US20180135376A1

Abstract

Um dispositivo de controle de boca de poço, compreendendo uma primeira e uma segunda comportas com furos, a primeira e segunda comportas sendo sustentadas pelo invólucro e adaptadas para separar uma estrutura tubular e fechar um furo passante após deslocamento de uma posição aberta para uma posição fechada e, quando em posição fechada, pelo menos, um dos furos da comporta permanece alinhado com o furo passante.

Description

[0001] A presente invenção se refere a dispositivos de controle de boca de poço e, mais particularmente, a válvulas de segurança e sistemas relacionados para fechamento de um poço de petróleo, também na presença de ferramentas ou condutos, tais como coluna de perfuração, na boca de poço.

HISTÓRICO

[0002] Na indústria de petróleo e gás, poços de produção ou exploração são equipados com um ou mais dispositivo(s) de controle de boca de poço, tais como válvulas de segurança ou dispositivo de controle de condutor submarino, para vedação da boca de poço em caso de emergência para proteção das pessoas e do meio ambiente. Dispositivos convencionais de controle de boca de poço incluem êmbolos de corte montados de forma perpendicular a um furo passante vertical. Os êmbolos podem ser acionados para separar uma estrutura tubular posicionada na boca de poço e vedar a referida boca de poço. Os êmbolos de corte se deslocam por um plano horizontal e são geralmente acionados por atuadores de pistão hidráulicos em linha.

[0003] Estes dispositivos de controle de boca de poço devem suportar condições extremas durante o uso, o que demanda exigências restritivas a seus modelos. Para que o poço seja fechado e vedado em uma emergência, o dispositivo deve ser capaz de cortar qualquer coisa que esteja presente na boca de poço, podendo ser uma estrutura tubular de perfuração, revestimentos ou ferramentas para intervenção no poço. Além disso, é necessária vedação eficiente para suportar as altíssimas pressões da boca de poço.

RESUMO

[0004] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo de controle de boca de poço, compreendendo: um invólucro que define um furo passante, o furo passante adaptado para receber uma estrutura tubular; uma primeira comporta com um primeiro furo; uma segunda comporta com um segundo furo; a primeira e segunda comportas apoiadas pelo invólucro e deslocáveis em sentido transversal até o furo passante, entre uma posição aberta e uma posição fechada, por meio do qual o deslocamento das comportas da posição aberta para a posição fechada divide o furo passante em uma porção superior e uma porção inferior completamente separada; e, quando em posição aberta, o primeiro e segundo furos são alinhados de forma substancialmente coaxial com o furo passante; e, quando em posição fechada, parte de, pelo menos, um dentre os referidos primeiro e segundo furos permanece alinhada com o furo passante.

[0005] O deslocamento das comportas da posição aberta para a posição fechada, desta forma, cortará (separará) um objeto, como uma estrutura tubular, localizado no furo passante. De forma vantajosa, isso permite que parte do primeiro e segundo furos, ou ambos, permaneça alinhada ao furo passante na posição fechada, permitindo que uma parte do objeto cortado, como uma estrutura tubular, permaneça no furo após o corte; desta forma, não é necessário realizar um “corte duplo”, ou empregar um mecanismo para levantar o objeto cortado para fora do furo, como seria necessário para que a comporta entre completamente no invólucro na posição fechada. Levantar uma estrutura tubular de perfuração é um desafio, já que uma estrutura pode ter várias centenas de metros de extensão, a partir de uma instalação de superfície, e o peso total pode chegar a várias centenas de toneladas. Um corte duplo consistiria em cortar a estrutura tubular entre a comporta e o invólucro.

[0006] Outra vantagem da presente invenção é que as comportas, ao contrário dos êmbolos, são totalmente preparadas para suportar cargas ao redor do furo passante. Quando um objeto, como uma coluna de perfuração, é cortado, ou mesmo durante o corte, seu peso total será apoiado, e terá de ser carregado, nas comportas. O mesmo ocorre se o objeto estiver em compressão ou tensão, que pode, igualmente, gerar cargas verticais muito elevadas sobre os elementos de corte. Ao incluir comportas com suporte pelo invólucro, pode-se evitar qualquer encurvamento ou flexão das comportas, causado por forças exercidas pelo objeto cortado, ou divisão/separação das comportas devido a cargas de corte no ponto de cisalhamento entre as comportas. Desta forma, em caso de, por exemplo, um sistema de BOP, as comportas serão sustentadas para cargas verticais durante toda a posição de corte e vedação, tanto de cima quanto de baixo.

[0007] Além disso, ao incluir um primeiro e segundo furos na primeira e segunda comportas, alinhados de forma substancialmente coaxial ao furo passante na posição aberta, permite-se que o dispositivo seja projetado com uma passagem essencialmente livre de pontos de saliência. Os furos podem ser projetados essencialmente em alinhamento com as paredes do furo passante.

[0008] Outra vantagem da utilização de comportas com furos em comparação com os êmbolos de corte é que isto assegura que a estrutura tubular (p.ex., tubo de perfuração) seja forçada para o centro do furo passante no momento do corte, tal que não haja risco de que os elementos de corte não “engatem” e cortem a estrutura tubular. Isto pode ser um problema se, por exemplo, o tubo de perfuração for forçado para um dos lados do furo passante por forças de tensão ou peso.

[0009] O deslocamento da posição aberta para a posição fechada pode compreender o deslocamento da primeira comporta em uma primeira direção transversal ao furo passante e o deslocamento da segunda comporta em uma segunda direção oposta e transversal ao furo passante.

[0010] Pelo menos uma dentre a primeira comporta e a segunda comporta é constituída tal que seu respectivo furo tem formato frustocônico ou uma porção frustocônica. Neste caso, cada comporta pode ser constituída tal que o diâmetro do furo seja maior em direção ao lado da comporta virada para o invólucro e menor em direção ao lado da comporta adjacente à outra comporta.

[0011] Uma dentre a primeira e segunda comportas, ou ambas, pode ser constituída de modo a incluir uma borda de cisalhamento que auxilia no cisalhamento de uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante, mediante deslocamento das comportas da posição aberta para a posição fechada.

[0012] O invólucro pode ser constituído tal que o furo passante tenha uma porção frustocônica. Neste caso, o invólucro pode ser constituído tal que o furo passante tenha duas porções frustocônicas posicionadas tal que as comportas estejam diretamente adjacentes e apoiadas entre as duas porções frustocônicas do furo passante. A porção frustocônica, ou cada uma das porções frustocônicas, do furo passante tem uma extremidade de diâmetro maior e uma extremidade de diâmetro menor, e pode ser posicionada com a extremidade de maior diâmetro diretamente adjacente a uma das duas comportas, e a extremidade de menor diâmetro espaçada em relação às comportas.

[0013] De forma vantajosa, a inclusão de porções cônicas nas comportas e/ou no furo de passagem permite mais espaço para que o objeto cortado permaneça no furo após o fechamento. Particularmente, em caso de corte de uma estrutura tubular de diâmetro amplo, como o invólucro, a extremidade cortada pode sofrer grande deformação, geralmente em formato oval. O fornecimento de porções cônicas permite que essa extremidade deformada permaneça no interior do furo sem afetar a função de fechamento do dispositivo.

[0014] Ao fornecer porções frustocônicas de mesmas dimensões em ambas as comportas e no furo passante, uma passagem substancialmente alinhada pode ser obtida através do dispositivo, evitando, desta forma, qualquer ponto de obstrução na posição aberta.

[0015] O dispositivo de controle de boca de poço pode compreender, ainda, vedações posicionadas para fornecer vedação substancialmente estanque entre o invólucro e a primeira e segunda comportas.

[0016] O dispositivo de controle de boca de poço pode compreender, ainda, vedações posicionadas para fornecer vedação substancialmente estanque entre a primeira e segunda comportas, quando estas estiverem em posição fechada.

[0017] Estas vedações podem ser de material não metálico.

[0018] De forma vantajosa, o fornecimento de vedações não metálicas, tais como vedações elastoméricas ou poliméricas, fornece vedação melhorada em posição fechada. Um desafio particular em, por exemplo, BOPs, é que os lados e superfícies de cisalhamento são danificados durante o corte. Isto pode ocorrer, particularmente, quando todo o peso de uma coluna de perfuração atua sobre uma superfície, e desliza através desta no ato do fechamento. Isto pode tornar vedações metal-metal ineficazes, em outras palavras, o dispositivo não é capaz de vedar completamente a boca de poço. Vedações não metálicas são consideravelmente mais tolerantes a superfícies danificadas e desniveladas, proporcionando vedação mais eficiente.

[0019] As vedações e/ou vedações adicionais podem ser energizadas através de elementos de vedação laterais quando a primeira e segunda comportas alcançarem a posição fechada.

[0020] De forma vantajosa, a energização das vedações apenas mediante fechamento permite que as vedações sejam posicionadas em ranhuras de vedação, que são caracterizadas pela proteção contra qualquer objeto cortado na boca de poço. No ato do fechamento total, ou quase total, do dispositivo, as vedações podem ser energizadas, e fazem contato com o lado respectivo de vedação, por exemplo, uma superfície de invólucro ou uma superfície na outra comporta.

[0021] Uma ranhura de vedação pode ser fornecida em, pelo menos, uma das comportas, a referida ranhura tendo um formato semicircular.

[0022] De forma vantajosa, a inclusão de uma ranhura de vedação em formato semicircular evita que qualquer objeto cortado entre na ranhura de vedação. Em particular, ao cortar uma estrutura tubular, a extremidade de corte sofrerá deformação em formato oval, e em casos particulares, formato quase plano. Deslizar esta extremidade cortada por uma superfície com uma ranhura de vedação, pode fazer com que a referida extremidade cortada seja empurrada para dentro da ranhura de vedação, desta forma danificando a vedação. Ao fornecer uma ranhura de vedação semicircular, a extremidade cortada é apoiada em outras peças da superfície da comporta em qualquer ponto, ao deslizar por uma ranhura de vedação.

[0023] O dispositivo de controle de boca de poço pode compreender, ainda, elementos deslizantes posicionados entre as comportas e o invólucro.

[0024] Os elementos deslizantes podem compreender uma rota de fluido que se prolonga a partir do furo em direção a uma seção posterior das comportas.

[0025] O dispositivo de controle de boca de poço pode compreender, ainda, elementos de êmbolo posicionados entre as comportas e os atuadores.

[0026] De forma vantajosa, os elementos de êmbolo podem ser fabricados em formato e tamanho diferentes das comportas. Os elementos de êmbolo podem conter parte das vedações não metálicas. Ao projetar os elementos de êmbolo com uma área posterior maior que as comportas, pode-se obter um fechamento auxiliado pela pressão da boca de poço.

[0027] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido uma montagem, compreendendo um dispositivo de controle de boca de poço, de acordo com um primeiro aspecto da invenção, e uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante no invólucro do dispositivo de controle de boca de poço, caracterizado por cada porção do(s) furo(s) que permanece alinhada com o furo passante quando as comportas estão em posição fechada definir uma área de conexão com comprimento circunferencial maior que a circunferência da estrutura tubular.

[0028] De forma vantajosa, isto permite que a extremidade do tubo cortado permaneça no furo e evita que um corte secundário do objeto de estrutura tubular entre a comporta e o corpo, ou deformação adicional da extremidade cortada, force passagem para o interior do furo na posição fechada do dispositivo de controle de boca de poço.

[0029] Além disso, dispor as porções frustocônicas para definir uma área com este comprimento circunferencial permite que o dispositivo de controle de boca de poço seja utilizado tanto para tubulação convencional ou coluna de perfuração como para o invólucro (que é maior em diâmetro). Êmbolos convencionais de válvulas de segurança não podem cortar invólucros, logo, há necessidade de êmbolos de cisalhamento separados para sistemas convencionais. Portanto, o dispositivo de controle de boca de poço, de acordo com a presente invenção, é capaz de eliminar a necessidade de êmbolos de cisalhamento adicionais para o invólucro.

[0030] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um método de operação de um dispositivo de controle de boca de poço, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, para separar uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante, e através dos furos nas comportas, o referido método compreendendo o deslocamento da primeira comporta em uma primeira direção geralmente transversal ao furo passante, e o deslocamento da segunda comporta em uma segunda direção geralmente transversal ao furo passante. A primeira direção pode ser oposta à segunda direção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] A Figura 1A mostra um dispositivo de controle de boca de poço em posição aberta.

[0032] A Figura 1B mostra um dispositivo de controle de boca de poço em posição fechada.

[0033] A Figura 2 mostra uma visualização alternativa de um dispositivo de controle de boca de poço em posição aberta.

[0034] A Figura 3 mostra um dispositivo de controle de boca de poço em posição fechada após o corte de uma estrutura tubular.

[0035] A Figura 4 mostra peças do dispositivo de controle de boca de poço mostrado na Fig. 2.

[0036] A Figura 5 mostra um dispositivo de controle de boca de poço após o corte de um objeto de estrutura tubular de diâmetro amplo.

[0037] A Figura 6 mostra a área de interligação de um furo e do furo passante na posição fechada.

[0038] As Figuras 7A e 7B mostram um par de comportas adequadas para utilização no dispositivo de controle de boca de poço.

[0039] A Figura 8 mostra peças do invólucro para um dispositivo de controle de boca de poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0040] As Figuras 1A e 1B mostram um dispositivo de controle de boca de poço 100, de acordo com a presente invenção, adequado para utilização como, por exemplo, uma válvula de segurança em sistema de boca de poço submarino ou de superfície. A Fig. 1A mostra o dispositivo em posição aberta e a Fig. 1B, em posição fechada. O dispositivo compreende um invólucro 1 com um furo passante 2. Uma primeira comporta 3 e uma segunda comporta 4 são posicionadas no interior do invólucro e adaptadas para deslocamento transversal e em direções diferentes (neste exemplo, opostas) em relação ao furo passante 2. As comportas 3 e 4 possuem furos respectivos 5 e 6. Na posição aberta (Fig. 1A), os furos 5 e 6 se sobrepõem e são alinhados coaxial e substancialmente com o furo passante 2 para permitir a passagem através do furo passante, por exemplo, de uma estrutura tubular com ferramentas de perfuração (por exemplo, uma coluna de perfuração). Na posição fechada (Fig. 1B), as comportas 3 e 4 se deslocam tal que os furos 5 e 6 não se sobrepõem e as comportas dividem o furo passante em uma porção superior e uma porção inferior completamente separada, fechando, desta forma, o furo de passagem.

[0041] As comportas são acionadas através de atuadores 10a e 10b. Na aplicação mostrada, atuadores 10a e 10b compreendem cilindros hidráulicos 13a e 13b com pistões hidráulicos 11a e 11b; no entanto, atuadores 10a e 10b podem ser de modelos diferentes, por exemplo, elétricos. Pistões hidráulicos 11a e 11b podem engatar a respectiva primeira comporta 3 e segunda comporta 4 diretamente através de um eixo de pistão ou através de elementos de êmbolo 12a e 12b (ver Fig. 2).

[0042] A primeira comporta 3 e a segunda comporta 4 definem um lado de cisalhamento entre elas tal que, após deslocamento da posição aberta para a posição fechada, uma estrutura tubular (ou outro equipamento) localizado no furo passante será cisalhado pelas bordas dos furos 5 e 6. As bordas de cisalhamento dos furos 5 e 6 podem incluir uma superfície endurecida em comparação com o restante do corpo da comporta, por exemplo, através de elementos de encaixe endurecidos com borda cortante (mostrados como item 40 nas Figs. 7a e 7B). Por exemplo, um material de MP35 ou equivalente pode ser adequado para esta finalidade.

[0043] Na posição fechada (Fig. 1B), os furos 5 e 6 são deixados em posição onde cada furo 5 ou 6 permanece em comunicação com o furo passante 2. Isto é alcançado ao colocar a posição de extremidade (“fechada”) das comportas em uma posição onde a seção das comportas 3 e 4, que compreende os furos, não se desloque totalmente para fora do furo passante 2 e, desta forma, não entre completamente no invólucro 1. Alternativamente, o dispositivo de controle de boca de poço deve ser posicionado tal que apenas um dos furos 5 e 6 ou parte de um dos furos 5, 6 permaneça em alinhamento com o furo passante 2, por exemplo, o furo 5 na comporta superior 3, enquanto o furo 6 na comporta inferior 4 é totalmente deslocado para dentro do invólucro 1.

[0044] A Figura 2 mostra o mesmo que a Fig. 1a em uma visualização lateral, isto é, um dispositivo de controle de boca de poço em posição aberta.

[0045] A Figura 3 mostra o mesmo que a Fig. 1B em uma visualização lateral, isto é, um dispositivo de controle de boca de poço em posição fechada. Adicionalmente, a Fig. 3 ilustra, de forma esquemática, duas extremidades cortadas 20a e 20b de um tubo de perfuração que estava presente no furo passante 2 antes do fechamento, que foi cortada pelas comportas 3 e 4. As extremidades cortadas do tubo de perfuração 20a e 20b são deixadas nos furos 5 e 6 quando o dispositivo de controle de boca de poço está na posição fechada. Isto elimina a necessidade de que as extremidades de tubo 20a e 20b sejam levantadas, retiradas ou submetidas a um “corte duplo”, isto é, cisalhamento entre a extremidade superior do furo 5/extremidade inferior do furo 6 e o invólucro 1, que teria sido necessária caso as comportas 3 e 4 tivessem entrado totalmente no invólucro.

[0046] A Figura 4 mostra uma visualização ampliada de peças do dispositivo de controle de boca de poço mostrado na Figura 2. Nesta aplicação preferida da invenção, parte de um dos furos 5 e 6, ou de ambos, inclui uma porção frustocônica 30, 31, enquanto o diâmetro dos furos 5 e/ou 6 é maior na direção do lado virado para o invólucro 1 comparado ao virado para a outra comporta. As porções frustocônicas 30 e 31 fornecem a vantagem adicional de mais espaço disponível para a extremidade do objeto cortado, por exemplo, as extremidades de tubo 20a e 20b (ver Fig. 3) no furo 5 e 6, quando o dispositivo de boca de poço estiver na posição fechada.

[0047] Além disso, o furo passante 2 pode ser constituído com porções frustocônicas 32 e/ou 33 em um ponto de entretela das comportas 3 e 4. As porções frustocônicas 32 e/ou 33, separadas ou em combinação com as porções frustocônicas 30 e 31, fornecem as mesmas vantagens que as descritas acima, isto é, permitir mais espaço para o objeto cortado nos furos 5 e 6 após fechamento do dispositivo. Assim, as porções frustocônicas 30, 31, 32 e 33 fornecem vantagens particulares em caso de necessidade de corte de objetos de diâmetro amplo, por exemplo, um invólucro de estrutura tubular, pois a tendência de deformação do tubo cortado, quando dentro do furo 5 ou 6 durante o fechamento das comportas 3 e 4, seria menor.

[0048] A Figura 5 ilustra uma situação em que o dispositivo de controle de boca de poço separa um objeto de estrutura tubular de diâmetro amplo, como uma coluna de revestimento. Neste caso, as extremidades do tubo 21a e 21 b serão deformadas, mas como no caso acima, permanecem parcialmente dentro dos furos 5 e 6.

[0049] A Figura 6 ilustra a área 70 que interliga o furo 5 da comporta 3 e o furo passante 2 na posição fechada (uma área semelhante será criada para a comporta inferior 4). Com o furo circular 5, esta área 70 terá formato de intersecção circular, ou vesica piscis. A área 70 terá comprimento circunferencial 71. Em uma aplicação preferida, as porções frustocônicas 30 e 32 são posicionadas com um ângulo cônico apropriado (isto é, o ângulo entre as porções frustocônicas 30 e 32 na vertical), tais como no comprimento de circunferência 71 que é a maior que a circunferência do maior objeto de estrutura tubular a ser cortado pelo dispositivo de controle de boca de poço.

[0050] Conforme apontado acima, ao cortar uma estrutura tubular, a extremidade de corte será deformada, geralmente em formato oval. O posicionamento das porções frustocônicas 30 e 32 em ângulo cônico suficientemente grande para proporcionar este comprimento circunferencial 71 em área de formato vesica piscis permite que a extremidade cortada permaneça dentro do furo 5 sem precisar de corte duplo ou deformação da estrutura tubular.

[0051] Por exemplo, nos sistemas de boca de poço convencionais, o furo passante 2 pode ter diâmetro de 18 3/4”. Para corte de objetos maiores que 6 5/8” OD, as porções frustocônicas podem formar um comprimento circunferencial 71 maior que permite corte e armazenamento lateral de objetos até 14” OD. Os objetos serão deformados de acordo com a circunferência e com o formato e espaço disponíveis. Desta forma, o dispositivo de controle de boca de poço de acordo com a invenção é, diferentemente dos sistemas convencionais, capaz de cortar e vedar com estruturas tubulares de diversos tamanhos, presentes no furo passante.

[0052] As Figuras 7A e 7B mostram os conjuntos de corte utilizados em um dispositivo de controle de boca de poço conforme descrito acima, sendo os conjuntos de corte os elementos de deslocamento acionados pelos pistões hidráulicos 11a e 11b, equivalentes à montagem dos êmbolos e lâminas de cisalhamento em uma válvula de segurança convencional. Os conjuntos de corte compreendem as comportas 3 e 4 com bordas de corte 40 (descritos acima). Os conjuntos de corte podem compreender, ainda, elementos de êmbolo 12a e 12b, fixos às comportas 3 e 4. Elementos de êmbolo 12a e 12b proporcionam a vantagem de transferir e distribuir a força dos pistões hidráulicos 11a e 11b igualmente por todas as comportas 3 e 4. Os elementos de êmbolo 12a e 12b podem ser elementos fixos às comportas 3 e 4 ou as comportas 3 e 4 podem ser fabricadas em peça única com elementos de êmbolo 12a e 12b. Também visível nas Figuras 7A e 7B são porções frustocônicas 30 e 31 (descritas acima).

[0053] Nesta aplicação, os conjuntos de corte compreendem, ainda, vedações laterais 50a e 50b posicionadas entre as comportas 3 e 4 e vedações posteriores 51a e 51b posicionadas nos elementos de êmbolo 12a e 12b, alternativamente (caso nenhum elemento de êmbolo seja utilizado) na seção posterior de cada comporta 3 e 4.

[0054] As vedações laterais 50a e 50b são posicionadas em ranhuras de vedação 52 fornecidas nas comportas 3 e 4, enquanto as vedações posteriores são posicionadas em ranhuras nos elementos de êmbolo 12a e 12b. As vedações laterais 50a e 50b são incluídas, ainda, em uma ranhura de vedação no invólucro 53 (ver Fig. 8). Uma vedação de comporta 54 é posicionada em uma das comportas, preferencialmente na face inferior da comporta superior 3, para encaixe com a face superior da comporta inferior 4.

[0055] As vedações laterais 50a, 50b e as vedações posteriores 51a, 51b fornecem uma vedação substancialmente estanque entre as comportas 3, 4 e o invólucro 1 para evitar a passagem de fluido entre as comportas 3, 4 e o invólucro 1. A vedação de comporta 54 fornece vedação substancialmente estanque entre as duas comportas 3, 4 quando as comportas 3, 4 estiverem em posição fechada. Como resultado, quando as comportas 3, 4 estão em posição fechada, a passagem de fluido ao longo do furo passante é substancialmente impedida.

[0056] As vedações 50a, 50b, 51b e 54 podem ser vedações elastoméricas ou poliméricas. Após o fechamento do dispositivo, as vedações laterais 50a e 50b farão contato entre si e serão pressionadas uma contra a outra. As vedações laterais 50a e 50b são posicionadas em conexão com as vedações posteriores 51a e 51b e a vedação de comporta 54, tal que, após o contato, devido às propriedades elásticas, as vedações laterais energizarão todas as vedações.

[0057] O fornecimento de uma vedação elastomérica energizada no ato do fechamento proporciona a vantagem de que as vedações são protegidas na ranhura de vedação antes do contato, de modo a evitar danos causados por objetos externos. Isto é particularmente importante para a vedação de comporta, em que, por exemplo, o tubo cortado pode ter bordas afiadas que podem destruir a vedação. Outra vantagem pode ser obtida ao fornecer a ranhura de vedação para a vedação de comporta 54 em formato curvo, como pode ser visto na Fig. 7B. Isto reduz ainda mais o risco de que objetos externos presentes no furo passante entrem na ranhura de vedação e danifiquem a vedação.

[0058] Os conjuntos de corte podem incluir, ainda, elementos deslizantes 60a e 60b nas comportas 3 e 4 e/ou nos elementos de êmbolo 12a e 12b. Os elementos deslizantes 60a e 60b sustentam as comportas 3 e 4 na direção do invólucro e, portanto, também carregam a carga que age sobre as comportas. Os elementos deslizantes 60a e 60b podem ser fabricados em liga metálica de baixo atrito, tais com bronze NiAICu, ou, alternativamente, em material polimérico. Deste modo, os elementos deslizantes diminuem o atrito entre as comportas e o invólucro e garantem o funcionamento seguro também em caso de cargas verticais elevadas que incidem sobre as comportas. Elementos deslizantes em material adequado também eliminam a necessidade de revestimento (por exemplo, carboneto de tungstênio) para as comportas, o que seria, de outro modo, necessário para impedir colagem entre a comporta e o invólucro ao abrir ou fechar em carga elevada.

[0059] Em uma aplicação preferida, os elementos deslizantes incluem uma rota de fluido 65 que liga, em posição fechada, o furo passante 2 à parte posterior dos elementos de êmbolo 12a e 12b (ou à extremidade posterior das comportas 3 e 4, se os elementos de êmbolo não forem utilizados). A rota de fluido 65 precisa ser apenas bem pequena e permitir que a pressão da boca de poço aja sobre a parte posterior dos elementos de êmbolo, auxiliando na manutenção do dispositivo de controle de boca de poço em posição fechada. Alternativamente, a rota de fluido pode ser posicionada no invólucro ou na comporta, como um canal ou extrusão sobre a superfície relevante.

[0060] A Figura 8 mostra uma seção do invólucro 1 (semelhante à exibida na Fig. 4) com um furo passante 2, porções frustocônicas 32 e 33 e ranhura de vedação do invólucro 53. Uma face de apoio 61 fornece apoio vertical às comportas 3 e 4 através de estofos corrediços 60b.

[0061] Quando utilizados no presente relatório descritivo e nas reivindicações, os termos “compreende” e “compreendendo” e suas variações significam que as características, etapas ou números inteiros estão incluídas. Os termos não devem ser interpretados de modo a excluir a presença de outras características, etapas ou componentes.

[0062] As características divulgadas na descrição prévia, nas reivindicações a seguir ou nos desenhos apensados, expressadas em suas formas específicas ou em termos de um meio para realizar a função divulgada ou um método ou processo para alcançar o resultado divulgado, conforme apropriado, podem, separadamente ou em qualquer combinação destas características, ser utilizadas para realizar a invenção em suas mais diversas formas.

Claims

1) Um dispositivo de controle de boca de poço (100), compreendendo: um invólucro (1), definindo um furo passante (2), o furo passante sendo configurado para receber uma estrutura tubular; uma primeira comporta (3), compreendendo um primeiro furo (5) e uma ranhura de vedação (52); uma segunda comporta (4), compreendendo um segundo furo (6) e uma ranhura de vedação (52); e vedações com uma única vedação sendo disposta em cada uma das ranhuras de vedação; caracterizado por: dita primeira comporta (3) e dita segunda comporta (4) serem apoiadas pelo invólucro (1) e serem configuradas para executar um movimento que é transversal ao furo passante (2) entre uma posição aberta e uma posição fechada; pelo movimento da primeira comporta (3) e da segunda comporta (4) da posição aberta à posição fechada dividir o furo passante (2) em uma porção superior e uma porção inferior, a porção superior e a porção inferior sendo completamente separadas uma da outra; na posição aberta, o primeiro furo (5) e o segundo furo (6) serem alinhados substancial e coaxialmente com o furo passante (2); na posição fechada, uma parte de, pelo menos, um dentre o primeiro furo (5) e o segundo furo (6) permanecer alinhada com o furo passante (2); em que as vedações são não metálicas; as vedações são dispostas para fornecer uma vedação substancialmente estanque entre o invólucro (1) e a primeira (3) e segunda comporta (4) e entre a primeira comporta (3) e a segunda comporta (4) quando cada uma dentre a primeira comporta (3) e a segunda comporta (4) estiver na posição fechada; o invólucro (1) compreendendo ranhuras de vedação de invólucro (53); as ranhuras de vedação sendo dispostas para se estenderem longitudinalmente ao longo dos respectivos lados da primeira comporta (3) e da segunda comporta (4); e as vedações sendo dispostas como vedações laterais (50a, 50b) nas ranhuras de vedação e sendo recebidas nas ranhuras de vedação do invólucro, de modo a fornecer uma vedação substancialmente estanque entre a primeira comporta (3), a segunda comporta (4) e o invólucro (1) quando a primeira comporta e a segunda comporta estiverem na posição fechada.

2) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito deslocamento da posição aberta para a posição fechada compreender o deslocamento da primeira comporta (3) em uma primeira direção transversal ao furo passante (2) e o deslocamento da segunda comporta (4) em uma segunda direção transversal ao furo passante (2).

3) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, pelo menos, uma dentre a primeira comporta (3) e a segunda comporta (4) ser constituída tal que seu respectivo furo tenha formato frustocônico ou tenha uma porção frustocônica (30, 31).

4) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por dita comporta, ou cada uma delas, ser constituída tal que o diâmetro do furo seja maior em direção ao lado da comporta virado para o invólucro (1) e menor em direção ao lado da comporta adjacente à outra comporta.

5) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma dentre a primeira (3) e segunda comportas (4), ou ambas, ser constituída de modo a incluir uma borda de cisalhamento no furo que auxilia no cisalhamento de uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante (2), após deslocamento das comportas da posição aberta para a posição fechada.

6) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por dito invólucro (1) ser constituído tal que o furo passante (2) tenha uma porção frustocônica (32, 33).

7) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por dito invólucro (1) ser constituído tal que o furo passante (2) tenha duas porções frustocônicas (32, 33), posicionadas de modo que as comportas estejam diretamente adjacentes e apoiadas entre as duas porções frustocônicas do furo passante (2).

8) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por dita porção frustocônica, ou cada uma das porções frustocônicas (32, 33), do furo passante (2) ter uma extremidade de diâmetro maior e uma extremidade de diâmetro menor e ser posicionada com a extremidade de maior diâmetro diretamente adjacente a uma das duas comportas (3 e 4) e a extremidade de menor diâmetro espaçada em relação às comportas.

9) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por dito dispositivo de controle de boca de poço compreender, ainda, vedações posicionadas para fornecer vedação substancialmente estanque entre o invólucro (1) e a primeira (3) e segunda (4) comportas.

10) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por dito dispositivo de controle de boca de poço compreender, ainda, vedações adicionais posicionadas para fornecer vedação substancialmente estanque entre a primeira (3) e segunda comportas, (4) quando as comportas estiverem em posição fechada.

11) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por ditas vedações e/ou vedações adicionais poderem ser de material não metálico.

12) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9, 10 ou 11, caracterizado por ditas vedações e/ou vedações adicionais serem energizadas através de elementos de vedação laterais (50a, 50b), quando a primeira (3) e segunda (4) comportas alcançarem a posição fechada.

13) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma ranhura de vedação ser fornecida em, pelo menos, uma das comportas, a ranhura de vedação tendo formato semicircular.

14) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por dito dispositivo de controle de boca de poço compreender, ainda, elementos deslizantes (60a, 60b) posicionados entre as comportas e o invólucro.

15) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por ditos elementos deslizantes (60a, 60b) compreenderem uma rota de fluido (65) que se estende do furo em direção a uma seção posterior das comportas.

16) Um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por dito dispositivo de controle de boca de poço compreender, ainda, elementos de êmbolo (12a, 12b) posicionados entre as comportas e os atuadores.

17) Uma montagem, compreendendo um dispositivo de controle de boca de poço (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, e uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante (2) no invólucro (1) do dispositivo de controle de boca de poço, caracterizado por cada porção do(s) furo(s) que permanecer alinhada com o furo passante quando as comportas estiverem em posição fechada definir uma área de conexão com comprimento circunferencial maior que a circunferência da estrutura tubular.

18) Um método de operação de um dispositivo de controle de boca de poço (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16 para cortar uma estrutura tubular que se estende ao longo do furo passante (2) e através dos furos nas comportas, o referido método caracterizado por compreender o deslocamento da primeira comporta (3) em uma primeira direção, geralmente transversal, ao furo passante e o deslocamento da segunda comporta (4) em uma segunda direção, geralmente transversal, ao furo passante.

19) Um método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por dita primeira direção ser oposta à segunda direção.