BR112017026478B1

BR112017026478B1 - Sistema e método para estabelecer um conjunto de fundações de poços compreendendo gabarito de alinhamento para unidades de sucção e fundação

Info

Publication number: BR112017026478B1
Application number: BR112017026478-1A
Authority: BR
Inventors: Harald Strand; Wolfgang Mathis
Original assignee: Neodrill As
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2022-09-27
Also published as: BR112017026478A2; MX2017016059A; GB2555744B; WO2016200271A1; AU2016277180A1; CA2988521A1; AU2016277180B2; US10301790B2; NO340357B1; GB2555744A; GB201720642D0; NO20150766A1; US20180171574A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA ESTABELECER UMA FUNDAÇÃO DE POÇOS MÚLTIPLOS COMPREENDENDO UM GABARITO DE ALINHAMENTO PARA UNIDADES DE SUCÇÃO E FUNDAÇÃO. A presente invenção refere-se a um sistema para estabelecer um conjunto de fundações de poços, as fundações de poços sendo formadas de unidades de sucção e fundação (2), dispostas para serem impelidas em uma massa não consolidada (31), em que um gabarito de alinhamento (1) incluindo vários cortes (11), todos dispostos para receber uma unidade de sucção e fundação (2), é colocado sobre a massa não consolidada (31), formando um meio de posicionamento das unidades de sucção e fundação (2), antes que as unidades de sucção e fundação (2) sejam impelidas para a massa não consolidada (31). Um método para estabelecer um conjunto de fundações de poços é também descrito, o método compreendendo as seguintes etapas: a) colocar um gabarito de alinhamento (1) sobre uma massa não consolidada (31); b) abaixar uma unidade de sucção e fundação (2) em um corte (11) no gabarito de alinhamento (1); c) impelir a unidade de sucção e fundação (2) na massa não consolidada (31) a uma profundidade prescrita; e d) repetir as etapas b) e c).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema e a um método para estabelecer um conjunto de fundações de poços, as fundações de poços sendo formadas de unidades de sucção e fundação, que são dispostas para serem assentadas em uma massa não consolidada, especialmente sedimentos de fundo de mar.

[0002] Quando do estabelecimento de um conjunto de vários poços em um local, em um campo no qual hidrocarbonetos estão sendo extraídos, é, frequentemente, importante espaçar as cabeças de poços uniformemente em um modelo predeterminado, tendo em vista, entre outras coisas, que seja possível pré-fabricar componentes que formam conexões entre as cabeças de poço. Quando esses conjuntos de poços vão ser estabelecidos em campos submarinos, uma estrutura de suporte é frequentemente usada, que é assentada no fundo do mar para formar um modelo ou um gabarito para como os diferentes poços vão ser estabelecidos relativamente entre si. Além disso, a estrutura de suporte funciona como uma fundação para as cabeças de poços e os elementos associados. Essa estrutura de suporte pode pesar centenas de toneladas, e é complicada e cara tanto para transportá-la para o campo, quando para colocá-la no fundo do mar. Em virtude do grande peso, há também um limite para quantas cabeças de poços essa estrutura de suporte pode compreender.

[0003] A invenção tem por objetivo remediar ou reduzir pelo menos uma das deficiências da técnica anterior, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil à técnica anterior.

[0004] O objetivo é alcançado pelas características que são especificadas na descrição apresentada abaixo e nas reivindicações que se seguem.

[0005] A invenção proporciona um sistema e um método para estabelecer uma fundação para um conjunto de vários poços, cada fundação de poço consistindo de unidade de sucção e fundação, e as posições relativas das unidades de sucção e fundação, isto é, o espaçamento horizontal das unidades de sucção e fundação, as suas diferenças em altura, a direção do eixo central, etc. são controlados por meio de um gabarito de alinhamento, que é posicionado temporária ou permanentemente em um fundo de mar. O gabarito de alinhamento é dotado com vários cortes se estendendo por ele, todos sendo dispostos para receber e alinhar uma unidade de sucção e fundação. As unidades de sucção e fundação, que são manuseadas separadamente, são colocadas nos respectivos cortes no gabarito de alinhamento e empurradas para os sedimentos abaixo do fundo do mar em uma maneira conhecida de per si, pela unidade de sucção e fundação sendo evacuada, de modo que uma pressão negativa se desenvolve dentro da unidade de sucção e fundação.

[0006] A unidade de sucção e fundação e o gabarito de alinhamento podem ser dotados com meios de acoplamento, para alinhamento das unidades de sucção e fundação em torno dos seus eixos centrais, por exemplo, pelas camisas das unidades de sucção e fundação sendo dotadas com uma ou mais nervuras, que se acoplam com as ranhuras correspondentes nos cortes no gabarito de alinhamento.

[0007] Os cortes do gabarito de alinhamento podem ser circundados por meios de guia, facilitando a inserção da unidade de sucção e fundação no corte, por exemplo, por cada corte sendo circundado por um funil ereto ou vários elementos com faces de guia inclinadas.

[0008] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com meios de estabilização lateral, que, por penetração no fundo do mar, impedem o deslocamento inadvertido do gabarito de alinhamento, durante a instalação das unidades de sucção e fundação. Os meios de estabilização lateral podem ser formados como saias se estendendo para baixo, a partir do lado de fundo do gabarito de alinhamento.

[0009] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com componentes do sistema, dispostos para uso durante a instalação das fundações ou para uso no estabelecimento ou operação subsequente do poço. Tipicamente, esses componentes podem consistir de bombas, coletores, oleodutos, cabos, etc.

[0010] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com um meio de acoplamento, disposto para fixar o gabarito de alinhamento, temporária ou permanentemente, nas unidades de sucção e fundação.

[0011] O gabarito de alinhamento é dotado, tipicamente, com 2 x 2 ou 1 x 3 cortes. Quando mais unidades de sucção e fundação do que o número contido no gabarito de alinhamento estão sendo instaladas, o gabarito de alinhamento pode ser movimentado em etapas para a instalação de outras unidades de sucção e fundação, a nova posição do gabarito de alinhamento sendo controlada por ser colocado em acoplamento com uma ou mais das unidades de sucção e fundação instaladas previamente. É uma vantagem se, na sua nova posição, o gabarito de alinhamento estiver em acoplamento com pelo menos duas unidades de sucção e fundação instaladas.

[0012] A invenção é definida pelas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes definem as concretizações vantajosas da invenção.

[0013] Em um primeiro aspecto, a invenção se refere, mais especificamente, a um sistema para estabelecer um conjunto de fundações de poços, as fundações de poços sendo formadas de unidades de sucção e fundação, que são dispostas para serem impelidas em um fundo de mar, caracterizado por um gabarito de alinhamento incluindo vários cortes de passagem, todos dispostos para receber uma unidade de sucção e fundação, sendo posicionados no fundo do mar e formando um meio de posicionamento das unidades de sucção e fundação, antes que as unidades de sucção e fundação sejam forçadas para baixo para o fundo do mar, o gabarito de alinhamento e a unidade de sucção e fundação sendo dotados com meios de acoplamento complementares para a orientação direcional horizontal da unidade de sucção e fundação, relativa ao gabarito de alinhamento.

[0014] Os cortes do gabarito de alinhamento podem ser circundados por meios com superfícies inclinadas, dispostos para centralizar a unidade de sucção e fundação no respectivo corte. A unidade de sucção e fundação é, portanto, orientada para o corte, mesmo se não for posicionada exatamente, no plano horizontal, quando for abaixada na direção do gabarito de alinhamento.

[0015] O gabarito de alinhamento e/ou a unidade de sucção e fundação pode(m) ser dotado(s) com meios de acoplamento, dispostos para fixar a unidade de sucção e fundação relativa ao gabarito de alinhamento. Especialmente quando o gabarito de alinhamento está prestes a constituir uma parte permanente do conjunto de poços, isso pode ser uma vantagem.

[0016] O gabarito de alinhamento pode incluir meios de estabilização lateral, que são dispostos para penetrar no fundo do mar. Uma vantagem disso é que o gabarito de alinhamento não pode ser inadvertidamente empurrado da posição, por exemplo, por impacto da unidade de sucção e fundação durante sua colocação.

[0017] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com componentes do sistema, dispostos para monitorar e controlar o estabelecimento das fundações do poço e/ou a operação dele. Pode ser vantajoso se esse equipamento for montado e testado quando ainda na superfície.

[0018] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com pelo menos três cortes. Uma vantagem disso é que o gabarito de alinhamento pode ser mantido fixado por meio de duas unidades de sucção e fundação instaladas, enquanto a terceira unidade de sucção e fundação é instalada, o que pode aperfeiçoar a precisão na colocação das unidades de sucção e fundação.

[0019] O gabarito de alinhamento pode ser dotado com um ou mais dos elementos de projeção se projetando entre os cortes, para blindar uma primeira cabeça de poço contra dano, durante a instalação de uma segunda unidade de sucção e fundação e de uma segunda cabeça de poço. A vantagem disso é que um conjunto de poços de produção pode ser complementado com mais poços, sem o risco dos poços de produção serem danificados.

[0020] Em um segundo aspecto, a invenção se refere mais especificamente a um método de estabelecimento de um conjunto de fundações de poço por uso de um sistema, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, caracterizado pelo método compreender as seguintes etapas: a) colocar um gabarito de alinhamento em um fundo de mar; b) abaixar uma unidade de sucção e fundação em um corte no gabarito de alinhamento; c) orientar a unidade de sucção e fundação na direção horizontal relativa ao gabarito de alinhamento por meios de acoplamento complementares, proporcionados no gabarito de alinhamento e na unidade de sucção e fundação; d) impelir a unidade de sucção e fundação no fundo do mar a uma profundidade prescrita; e e) repetir as etapas b) e c).

[0021] O método pode incluir ainda as etapas: f) expandir o conjunto de fundações de poços por: f1) movimentar o gabarito de alinhamento a uma posição na qual pelo menos uma unidade de sucção e fundação, que tenha sido impelida no fundo do mar, se projete de um dos cortes do gabarito de alinhamento; e f2) repetir as etapas b) e c); e, possivelmente, g) repetir as etapas f1) e f2).

[0022] Uma vantagem disso é que o conjunto de poços pode incluir uma grande quantidade de fundações de poços, sem que o tamanho dos elementos unitários, usados durante o estabelecimento, tenha que ser aumentado.

[0023] A seguir, exemplos de concretizações preferidas são descritos, que são visualizados nos desenhos em anexo, em que: a Figura 1 mostra uma planta baixa de um gabarito de alinhamento e de três unidades de sucção e fundação instaladas; a Figura 2 mostra uma seção vertical pelo gabarito de alinhamento e por uma unidade de sucção e fundação; as Figuras 3a - d mostram plantas baixas de uma instalação em degraus de um conjunto de 2 x 4 poços; as Figuras 4a - d mostram plantas baixas de um conjunto de 1 x 7 poços; e as Figuras 5a - b mostram vistas laterais em uma maior escala do gabarito de alinhamento, dotado com meios de proteção para uma cabeça de poço instalada, durante o estabelecimento de um novo poço.

[0024] Nas figuras, o número de referência 1 indica um gabarito de alinhamento para alinhamento de unidades de sucção e fundação 2, por impulsão delas em uma massa não consolidada 31 sobre uma estrutura não mostrada, em que, por meio de um tubo de suporte 22 na unidade de sucção e fundação 2, um poço não mostrado vai ser estabelecido para a extração potencial de um fluido, tipicamente, hidrocarbonetos. A massa não consolidada 31 é especialmente de sedimentos submarinos e é ligada por um fundo de mar 3.

[0025] O gabarito de alinhamento 1 inclui vários cortes espaçados uniformemente 11. As Figuras 1 e 3a - d mostram um gabarito de alinhamento 1, tendo duas fileiras com dois cortes 11 cada, enquanto que as Figuras 4a - dispositivo de comunicação a bordo mostram um gabarito de alinhamento 1, tendo uma fileira com três cortes 11.

[0026] Cada corte 11 é dotado com um meio de acoplamento para a orientação direcional horizontal da respectiva unidade de sucção e fundação 2, mostrada na Figura 1, como uma ranhura 111, disposta para formar um guia para uma nervura 21, disposta na direção axial na superfície da camisa da unidade de sucção e fundação 2.

[0027] Os cortes 11 são circundados por um meio de guia, formado como um anel 12, se projetando do gabarito de alinhamento 1 e sendo dotado com uma face de guia inclinada 121, disposta para centralizar a unidade de sucção e fundação 2, quando essa é abaixada na direção do corte 11.

[0028] O gabarito de alinhamento 1 é dotado ainda com vários meios de estabilização lateral, mostrados na Figura 2 como saias 13 circundando os cortes 11 e se projetando para baixo do lado de fundo do gabarito de alinhamento 1, dispostos para penetrar na massa não consolidada 31, quando o gabarito de alinhamento 1 está sendo colocado no fundo do mar 3.

[0029] O gabarito de alinhamento 1 e as unidades de sucção e fundação 2 são dotados com meios de acoplamento 15 (consultar a Figura 2), para fixar o gabarito de alinhamento 1 nas unidades de sucção e fundação 2, após as unidades de sucção e fundação 2 terem sido colocadas nas posições prescritas. Isso é particularmente relevante se o gabarito de alinhamento 1 for formar uma parte permanente do conjunto de poços e for conduzir os componentes do sistema 14, mostrados esquematicamente na Figura 1 como uma unidade de bomba 141 com uma ligação com fios 142 associada, dispostos para monitorar e controlar o estabelecimento das fundações do poço e/ou a operação dele.

[0030] As Figuras 3a - d e 4a - d mostram como duas fileiras e uma fileira, respectivamente, de fundações de poços podem ser estabelecidas com espaçamento uniforme das unidades de sucção e fundação 2 por movimentação do gabarito de alinhamento 1 em degraus, pois as unidades de sucção e fundação 2 instaladas completamente são usadas como meios para proporcionar pelo menos um espaçamento uniforme das unidades de sucção e fundação 2 de uma fileira. Quando o gabarito de alinhamento 1 é posicionado por meio de duas unidades de sucção e fundação 2 completamente instaladas, como é mostrado nas Figuras 3a - d, as fileiras das fundações dos poços vão ser dispostas em linha, enquanto que o posicionamento do gabarito de alinhamento 1, por meio de apenas uma unidade de sucção e fundação 2, como se pode notar nas Figuras 4a - d, requer o alinhamento do gabarito de alinhamento 1 com a ajuda de outros meios, por exemplo, o equipamento elevador (não mostrado), que é usado quando as fundações dos poços estão sendo estabelecidas.

[0031] Dotando-se o gabarito de alinhamento 1 com pelo menos três cortes 11, a direção do gabarito de alinhamento 1 pode ser sempre controlada durante o movimento escalonado, pelo gabarito de alinhamento 1 em acoplamento com duas unidades de sucção e fundação 2 instaladas completamente.

[0032] Uma vantagem significativa do sistema e do método, de acordo com a invenção, é que o estabelecimento da fundação de poço pode ser conduzido por uso de equipamento elevador de capacidade moderada, pois independentemente do número total de poços no conjunto, nenhum dos módulos no conjunto de fundações de poços vai sempre incluir mais de uma unidade de sucção e fundação 2 ou um gabarito de alinhamento 1.

[0033] O gabarito de alinhamento 1 pode ser projetado de um modo tal que apresenta pouco risco de dano do equipamento envolvido se um equipamento de pescar, por exemplo, um arrastador, entrar em contato com a fundação de poço. O próprio gabarito de alinhamento pode ser formado com faces laterais inclinadas e/ou arredondadas, ou ser dotado com conexões para tampas de arrasto de um tipo conhecido de per si.

[0034] Faz-se agora referência às Figuras 5a e 5b, em que, no gabarito de alinhamento 1, um primeiro poço 3 foi estabelecido, incluindo uma primeira cabeça de poço 31 baseada em uma primeira unidade de sucção e fundação 2. Para proteger a primeira cabeça de poço 31, durante o estabelecimento subsequente de um segundo poço 3', o gabarito de alinhamento 1 é dotado com um elemento protetor 16, mostrado esquematicamente, nesse caso, como uma parede 16 se projetando entre a primeira e a segunda unidades de sucção e fundação 2, 2' e blindando a primeira cabeça de poço 31, durante a instalação da segunda unidade de sucção e fundação 2' e a montagem subsequente dos vários elementos do segundo poço, por exemplo, a segunda cabeça de poço 31'. O elemento protetor 16 pode ser instalado, temporária ou permanentemente, e, especialmente, por instalação permanente, o elemento protetor 16 pode ser usado como uma base para vários equipamentos conectados a um ou mais poços 3, 3'.

[0035] O uso do verbo "compreender" e de suas diferentes formas não exclui a presença de elementos ou etapas, que não são mencionados nas reivindicações. O artigo indefinido "um" ou "uma", antes de um elemento, não exclui a presença de vários desses elementos.

[0036] O fato que algumas características são indicadas reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas características não possa ser usada vantajosamente.

Claims

1. Sistema para estabelecer um conjunto de fundações de poços, o sistema compreendendo unidades de sucção e fundação (2) dispostas para serem impelidas em um fundo de mar (3) para formar as fundações de poço, caracterizado pelo fato de que compreende um gabarito de alinhamento (1) que inclui vários cortes de passagem (11), cada um disposto para receber uma das unidades de sucção e fundação (2), em que o gabarito de alinhamento (1) é colocado no fundo do mar (3), formando um meio de posicionamento das unidades de sucção e fundação (2), antes que as unidades de sucção e fundação (2) sejam forçadas para baixo para o fundo do mar (3), o gabarito de alinhamento (1) e a unidade de sucção e fundação (2) sendo dotados com meios de acoplamento (111, 21) complementares para a orientação direcional horizontal da unidade de sucção e fundação (2), relativa ao gabarito de alinhamento (1), e em que o gabarito de alinhamento (1) é configurado para ser retirado do fundo do mar (3) enquanto cada uma das unidades de sucção e fundação (2) permanece forçada para baixo para o fundo do mar (3).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os cortes (11) do gabarito de alinhamento (1) são circundados por meios (12) com faces inclinadas (121), dispostos para centralizar a unidade de sucção e fundação (2) no respectivo corte (11).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gabarito de alinhamento (1) e/ou a unidade de sucção e fundação (2) é ou são dotados com meios de acoplamento (15), dispostos para fixar a unidade de sucção e fundação (2) relativa ao gabarito de alinhamento (1).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gabarito de alinhamento (1) inclui meios de estabilização lateral (13), que são dispostos para penetrar no fundo do mar (3).

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gabarito de alinhamento (1) é dotado com componentes do sistema (14, 141, 142), dispostos para monitorar e controlar o estabelecimento das fundações do poço e/ou a operação do poço.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gabarito de alinhamento (1) é dotado com pelo menos três cortes (11).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gabarito de alinhamento (1) é dotado com um ou mais elementos protetores (16) se projetando entre os cortes (11), para blindar uma primeira cabeça de poço (31) de dano, durante a instalação de uma segunda unidade de sucção e fundação (2') e de uma segunda cabeça de poço (31').

8. Método para estabelecer um conjunto de fundações de poços através do uso de um sistema como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende as seguintes etapas de: a) colocar um gabarito de alinhamento (1) em um fundo de mar (3); b) abaixar uma unidade de sucção e fundação (2) em um corte (11) no gabarito de alinhamento (1); c) orientar a unidade de sucção e fundação (2) na direção horizontal relativa ao gabarito de alinhamento (1) por meio de meios de acoplamento (111, 21) complementares, proporcionados no gabarito de alinhamento (1) e na unidade de sucção e fundação (2); d) impelir a unidade de sucção e fundação (2) no fundo do mar (3) a uma profundidade prescrita; e e) repetir as etapas b) e c).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o método inclui ainda as etapas de: f) expandir o conjunto de fundações de poços por: f1) movimentar o gabarito de alinhamento (1) para uma posição na qual pelo menos uma unidade de sucção e fundação (2), que tenha sido impelida no fundo do mar (3), se projete de um dos cortes (11) do gabarito de alinhamento (1); e f2) repetir as etapas b) e c); e, possivelmente, g) repetir as etapas f1) e f2).