BR112017027486B1 - Sistema conector submarino, método para estabelecer uma conexão com um componente de poço submarino e sistema de ferramenta submarin - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONECTOR. Trata-se de um sistema de conector submarino (10) para fornecer uma conexão com um componente de poço submarino que compreende um conjunto de trava (14) que define um furo passante e um membro de trava (18) montados no conjunto de trava. Um mandril (20) se estende através do dito furo do conjunto de trava, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava e configurar o sistema de conector entre as configurações conectada e desconectada. O sistema de conector também compreende um conector de transferência (22) para fornecer uma conexão entre um membro de transferência (24) e o mandril, de modo que um membro de transferência possa permitir um componente de movimento axial da sequência de movimento predefinida. Uma interface de rotação (26) é montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador submarino possa permitir um componente de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo.

Description

CAMPO

[001] A presente invenção se refere a um sistema de conector, por exemplo, um sistema de conector submarino.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Na indústria de produção e exploração de óleo e gás muitas operações exigem que conexões confiáveis sejam fornecidas entre componentes ou infraestrutura. Tais conexões podem ser de uma natureza permanente ou de longo prazo, destinadas a permanecer parte da infraestrutura de serviço, tal como conexões entre equipamento de completação de poço abaixo, entre comprimentos de tubulares e similares. Outras conexões podem ser de uma natureza temporária ou de curto prazo, por exemplo, usadas durante a instalação e a recuperação de equipamento. Por exemplo, conexões temporárias podem ser exigidas durante a instalação e/ou a recuperação de equipamento submarino, tal como equipamento de cabeça de poço. Em tais conexões temporárias, pode ser frequentemente uma exigência crítica criar e romper a conexão de modo confiável.

[003] Muitos conectores temporários são conhecidos, e muitos usam potência hidráulica para ativar mecanismos de conexão. Em alguns casos, tais conectores hidráulicos fornecem uma solução resistente e confiável. Em algumas aplicações, entretanto, por exemplo, em aplicações submarinas de águas profundas, sistemas conectores hidráulicos podem ser limitados adversamente devido às pressões de ambiente significativas envolvidas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA

[004] Um aspecto ou modalidade se refere a um sistema de conector submarino para fornecer uma conexão com um componente de poço submarino, em que o sistema de conector compreende: um conjunto de trava que define um furo passante; um membro de trava montado no conjunto de trava e que é passível de movimento entre uma configuração de trava e uma configuração destravada para facilitar a conexão e a desconexão com um componente de poço submarino; um mandril se estende através do furo passante do conjunto de trava, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava e configurar o sistema de conector entre as configurações conectada e desconectada; um conector de transferência para fornecer uma conexão entre um membro de transferência e o mandril, de modo que um membro de transferência possa permitir um componente de movimento axial da sequência de movimento predefinida; e uma interface de rotação montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador submarino possa permitir um componente de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo.

[005] Dessa forma, uma conexão com um componente de poço submarino pode ser feita e/ou rompida estabelecendo-se uma combinação de movimento giratório e axial relativo entre o conjunto de trava e o mandril na sequência predefinida de movimento relativo, pelo uso combinado de um membro de transferência, que fornece ou que permite movimento axial, e um manipulador submarino, que fornece ou que permite movimento giratório. Tal disposição pode fornecer um sistema de conector atuado pura e mecanicamente. Como tal, um aspecto ou modalidade pode se referir a um sistema de conector submarino atuado mecanicamente. Isso pode minimizar ou eliminar problemas potenciais associados a, por exemplo, sistemas hidráulicos. Consequentemente, o sistema de conector pode ser menos vulnerável a limitações de águas profundas que podem ser associadas aos sistemas hidráulicos.

[006] O sistema de conexão é disposto para ser operado por movimento relativo entre o conjunto de trava e o mandril permitidos ou fornecidos por fontes de controle separadas, especificamente, controle axial por meio de um membro de transferência, e controle giratório por meio de um manipulador submarino. Tal disposição pode eliminar qualquer exigência para o membro de transferência proporcionar rotação dentro do conjunto de conector. Isso pode permitir que uma gama mais ampla de membros de transferência seja usada. Por exemplo, membros de transferência que têm rigidez torcional relativamente baixa podem ser usados, tais como membros bastante delgados, cabo, corda, corrente ou similares.

[007] A exigência para um membro de transferência fornecer, por exemplo, apenas fornecer, movimento axial relativo dentro do sistema de conector, pode permitir controle simplificado do membro de transferência, por exemplo, por meio de uma embarcação de superfície. Em algumas modalidades, isso pode evitar a necessidade de se usar embarcações normalmente não disponíveis, específicas e de custo elevado, e permitir o uso mais imediato de embarcações apropriadas, tais como embarcações de casco único, unidades de perfuração offshore móveis e similares.

[008] Também, a exigência para um manipulador submarino fornecer, por exemplo, apenas fornecer, movimento giratório relativo dentro do conector pode minimizar a exigência de trabalho do manipulador submarino, por exemplo, evitando-se ou minimizando-se a exigência de o manipulador submarino assumir qualquer peso do conjunto de conector e/ou equipamento associado.

[009] Fornecendo-se diferentes componentes ou porções da sequência predefinida de movimento relativo por fontes de controle separadas (o membro de transferência e o manipulador submarino), um grau adicional de segurança pode ser estabelecido pelo fato de que uma única fonte de controle não é inteiramente responsável, e um procedimento de conexão e/ou desconexão mais elaborado ou deliberado é exigido. Isso pode minimizar o risco de desconexão acidental, por exemplo.

[010] O membro de transferência pode compreender um membro alongado, tal como um membro alongado delgado. O membro de transferência pode ser enrolável. O membro de transferência pode compreender um cabo, corda, corrente, cabo de aço, linha E ou similares. O membro de transferência pode compreender um membro de transferência tubular, tal como fornecido por tubulação espiralada, tubos para juntas (por exemplo, tubulação de perfuração) ou similares. O membro de transferência pode ser definido por um conduiter tubular. O membro de transferência pode ser definido por uma coluna de assentamento.

[011] O membro de transferência pode ser configurado para sustentar uma força axial de tração. Tal disposição pode permitir o uso da gravidade para fornecer movimento axial dentro do sistema de conector. O controle do movimento axial dentro do sistema de conector pode ser fornecido controlando-se uma força de tração em relação ao conjunto de conector, contra o efeito ou força da gravidade, contra um ponto de reação, por exemplo, um ponto de conexão entre o sistema de conector e um componente de poço submarino, ou similares. Em algumas modalidades o membro de transferência pode ser configurado para controlar o movimento axial dentro do conjunto de conector variando-se a tensão dentro do membro de transferência.

[012] Em algumas modalidades o membro de transferência pode não ser exigido para sustentar qualquer ou força axial compressiva significativa. Tal disposição pode permitir que uma gama mais ampla de membros de transferência seja usada, tal como cabo, corda ou similares. Entretanto, em algumas modalidades, o membro de transferência pode ser configurado para sustentar uma força axial de compressão.

[013] O membro de transferência e, dessa forma, o movimento axial dentro do sistema de conector, pode ser controlado a partir de uma embarcação de superfície. A embarcação de superfície pode compreender um sistema de compensação de movimento vertical de embarcação. O membro de transferência pode ser controlado por um conjunto de bobina, tal como um conjunto de bobina compensado, em uma embarcação de superfície.

[014] O membro de transferência pode ser usado para controlar o movimento do sistema de conector através da água, por exemplo, para controlar a instalação e/ou a recuperação a partir de uma embarcação de superfície. Em algumas modalidades, o membro de transferência pode ser usado para controlar o movimento de qualquer componente de poço conectado ao sistema de conector.

[015] O conector de transferência pode compreender qualquer conector adequado para facilitar a conexão com o membro de transferência exigido. Por exemplo, o conector de transferência pode compreender um soquete de corda, gancho, manilha, ilhó, conector giratório, conector rosqueado ou similares.

[016] O manipulador submarino pode compreender um veículo operado remotamente (ROV).

[017] A interface de rotação pode compreender qualquer interface adequada para facilitar o engate mecânico de um manipulador submarino e para transmitir torque a um dentre o conjunto de trava e o mandril. Em uma modalidade, a interface de rotação pode compreender um braço de engate que se estende, de modo geral, radialmente em relação a um dentre o conjunto de trava e o mandril.

[018] Em uma modalidade, a interface de rotação pode ser fornecida no mandril de modo que um manipulador submarino possa mover o mandril em relação ao conjunto de trava.

[019] O membro de trava pode ser configurável entre uma configuração destravada e uma configuração de trava para facilitar a conexão do sistema de conector com um componente de poço submarino. O movimento relativo entre o mandril e o conjunto de trava durante a sequência predefinida de movimento relativo pode operar o membro de trava para ser reconfigurado entre suas configurações de trava e destrava.

[020] Quando em sua configuração de trava, o membro de trava pode ser engatado com o componente de poço. Em uma modalidade, o membro de trava pode engatar um perfil de trava fornecido no componente de poço submarino.

[021] Quando na sua configuração destravada, pode-se permitir que o membro de trava desengate o componente de poço. Consequentemente, a configuração destravada pode compreender um estado definido do membro de trava em que o mesmo tem a capacidade de desengatar o componente de poço submarino.

[022] O membro de trava pode engatar o componente de poço para provar uma pré-carga entre o sistema de conector e o componente de poço submarino, por exemplo, entre o conjunto de trava e o componente de poço. Tal pré-carga pode prender axialmente e de modo giratório pelo menos um ou ambos dentre o conjunto de trava e o componente de poço. Tal conexão ou travamento axial e/ou giratório entre o componente de poço e o conjunto de trava pode permitir reação a carregamentos axiais e/ou giratórios. Isso pode facilitar a realização de procedimentos ou operações axiais e/ou com base em rotação, por exemplo, dentro de ou através do componente de poço.

[023] Em uma modalidade, o membro de trava pode ser movido positivamente durante movimento relativo entre o mandril e conjunto de trava. Por exemplo, o membro de trava pode ser movido positivamente para ser reconfigurado para a sua configuração de trava. Tal disposição pode fornecer uma conexão controlada com um componente de poço submarino. Adicionalmente, tal disposição pode permitir que uma pré- carga seja estabelecida entre o sistema de conector e o componente de poço submarino. Em algumas modalidades, o membro de trava pode ser sustentado quando em sua configuração de trava. Consequentemente, a configuração de trava do membro de trava pode ser obtida prendendo-se ou sustentando-se o membro de trava em engate com o componente de poço submarino.

[024] O membro de trava pode ser movido positivamente para ser reconfigurado para a sua configuração destravada. Alternativamente, o membro de trava pode não ser positivamente movido para ser reconfigurado para a sua configuração destravada. Por exemplo, o membro de trava pode se desprender durante o movimento relativo entre o mandril e conjunto de trava de modo que o membro de trava não seja mais mantido positivamente dentro de sua configuração de trava. Consequentemente, a configuração destravada do membro de trava pode ser atingida desprendendo-se o membro de trava.

[025] O mandril pode compreender um perfil de acionamento para engatar e operar o membro de trava e que permite que o dito membro de trava seja reconfigurado entre suas configurações de trava e destrava durante o movimento relativo entre o mandril e o conjunto de trava. O perfil de acionamento pode ser disposto para mover o membro de trava a partir de suas configurações de destrava para trava e, opcionalmente, sustentar o membro de trava em sua configuração de trava. O perfil de acionamento pode ser disposto para desprender o membro de trava para permitir que o dito membro de trava seja reconfigurado a partir de sua configuração de trava para a sua configuração destravada.

[026] O perfil de acionamento pode definir uma superfície axial disposta para engatar o membro de trava em uma direção axial. A superfície de acionamento pode ser fornecida por uma porção vertical no mandril. O ombro de carga pode ser definido por uma porção de reforço no mandril. O ombro de carga pode ser fornecido por uma interface ou conexão entre diferentes componentes do mandril.

[027] Em algumas modalidades o membro de trava pode ser reconfigurado entre suas configurações de trava e destrava durante ambos os componentes de movimento axial e giratório relativos da sequência predefinida de movimento relativo.

[028] Alternativamente, o membro de trava pode ser reconfigurado entre suas configurações de trava e destrava durante um dentre os componentes de movimento axial ou giratório da sequência predefinida de movimento relativo. Em algumas modalidades, um dentre os componentes axiais e giratórios da sequência de movimento relativo pode reconfigurar o membro de trava, e os outros dentre os componentes axiais e giratórios da sequência de movimento relativo podem fornecer uma função secundária. A função secundária pode compreender uma função de fixação para prender o membro de trava tanto em sua configuração de trava quanto de destrava.

[029] Movimento axial relativo entre o conjunto de trava e o mandril pode ser fornecido ao longo de um eixo primário. Rotação relativa entre o conjunto de trava e o mandril pode ser obtida ao redor do eixo primário.

[030] Em uma modalidade o componente giratório da sequência predefinida de movimento relativo pode ser limitado, por exemplo, limitado fisicamente, para impedir rotação excessiva. Em uma modalidade, o componente axial da sequência predefinida de movimento relativo pode ser limitado, por exemplo, limitado fisicamente.

[031] Pelo menos um componente giratório da sequência predefinida de movimento relativo pode fornecer um aperfeiçoamento de uma força de conexão aplicada pelo membro de trava e o componente de poço submarino. Por exemplo, pelo menos um componente giratório pode fornecer um efeito de came ou cunha.

[032] O sistema de conector pode ser reconfigurável a partir de sua configuração desconectada para a sua configuração conectada durante movimento relativo do mandril e do conjunto de trava em uma primeira direção na sequência predefinida de movimento relativo. O sistema de conector pode ser reconfigurável a partir de sua configuração conectada para a sua configuração desconectada durante movimento relativo do mandril e do conjunto de trava em uma segunda direção inversa na sequência predefinida de movimento relativo.

[033] O mandril e o conjunto de trava podem ser passíveis de movimento em relação um ao outro na sequência predefinida de movimento relativo entre a primeira e a segunda posições relativas. Quando na primeira posição relativa, o sistema de conector pode ser disposto em sua configuração desconectada. Quando na segunda posição relativa, o sistema de conector pode ser disposto em sua configuração conectada.

[034] A sequência predefinida de movimento relativo pode compreender pelo menos um componente axial e pelo menos um componente giratório. Em uma modalidade, um componente axial deve ser concluído antes que um componente giratório possa ser iniciado, e vice-versa.

[035] Em uma modalidade a sequência predefinida de movimento relativo pode compreender pelo menos um componente axial e múltiplo, por exemplo, dois componentes de movimento giratório. Os componentes giratórios podem ser fornecidos na mesma ou em diferentes direções giratórias.

[036] Em uma modalidade, a sequência predefinida de movimento relativo pode compreender um primeiro componente giratório seguido por um componente axial, seguido por um segundo componente giratório. O componente axial pode facilitar reconfiguramento do membro de trava, por exemplo, para sustentar e desprender seletivamente o membro de trava. Os componentes giratórios podem fornecer uma função de fixação, por exemplo, para impedir movimento axial relativo entre o mandril e o conjunto de travamento que pode, caso contrário, reconfigurar o membro de trava.

[037] Em uma modalidade, a sequência predefinida de movimento relativo pode compreender múltiplos componentes axiais e múltiplos componentes giratórios. Por exemplo, em uma modalidade, a sequência predefinida de movimento relativo pode compreender o primeiro e o segundo componentes axiais e o primeiro e o segundo componentes giratórios. O primeiro e o segundo componentes giratórios e axiais podem ser intercalados. O primeiro e o segundo componentes de movimento giratório podem ser fornecidos em uma direção giratória comum. O primeiro e o segundo componentes de movimento giratório podem ser fornecidos em direções giratórias opostas. O primeiro e o segundo componentes de movimento axial podem ser fornecidos em uma direção axial comum. O primeiro e o segundo componentes de movimento axial podem ser fornecidos em direções axiais opostas.

[038] Em uma modalidade, o movimento relativo do mandril e do conjunto de trava a partir da primeira posição relativa para a segunda posição relativa para reconfigurar o sistema de conector em sua configuração conectada pode ser atingido pelo primeiro componente axial, seguido pelo primeiro componente giratório, seguido pelo segundo componente axial, seguido pelo segundo componente giratório. O primeiro componente axial e o primeiro movimento giratório subsequente podem fornecer movimento a partir de uma configuração de assentamento inicial. O segundo componente axial pode facilitar reconfiguramento do membro de trava para a sua configuração de trava. O segundo componente giratório pode fornecer, de modo eficaz, travamento do sistema de conector em sua configuração conectada. O segundo componente giratório pode fornecer um aumento de uma força de conexão aplicada pelo membro de trava e o componente de poço submarino. Por exemplo, o segundo componente giratório pode fornecer um efeito de came ou cunha. Tal disposição pode fornecer ou acentuar pré-carregamento no sistema de conector.

[039] Movimento relativo do mandril e do conjunto de trava a partir da segunda posição relativa para a primeira posição relativa para configurar o sistema de conector para a sua configuração desconectada pode ser atingido por movimento inverso. Ou seja, estabelecer inicialmente o segundo componente giratório inverso para destravar de modo eficaz o sistema de conector (e liberar pelo menos uma porção de qualquer pré-carga), seguido pelo segundo componente axial inverso para reconfigurar o membro de trava para a sua configuração destravada e, então, o primeiro componente giratório inverso e o primeiro componente axial inverso.

[040] Quando o mandril e conjunto de trava são dispostos em sua primeira posição relativa, o conjunto de trava pode ser suspenso a partir do mandril. Em tal disposição, durante o reconfiguramento do sistema de conector a partir de sua configuração desconectada para a sua configuração conectada, o primeiro componente axial da sequência predefinida de movimento relativo pode ser fornecido por movimento para baixo do mandril em relação ao conjunto de trava. Essa disposição pode ser obtida sustentando-se o conjunto de trava no componente de poço submarino.

[041] Dessa forma, em uma modalidade, a sequência operacional para fornecer uma conexão com um componente de poço submarino pode compreender: assentar o conjunto de trava no componente de poço; reduzir a tensão em um membro de transferência associado para permitir que o mandril se mova axialmente para baixo em relação ao conjunto de trava; girar um dentre o mandril e o conjunto de trava com o uso de um manipulador submarino; aplicar ou aumentar a tensão no membro de transferência para mover ou levantar o mandril axialmente em relação ao conjunto de travamento e reconfigurar o membro de trava para a sua configuração de trava; e girar adicionalmente um dentre o mandril e o conjunto de trava com o uso do manipulador submarino para prender o sistema de conector dentro de sua configuração conectada.

[042] A sequência operacional pode compreender aplicar ou aumentar a tensão no membro de transferência para mover o mandril axialmente em relação ao conjunto de travamento para engatar inicialmente o membro de trava com o componente de poço e, então, aumentar (por exemplo, adicionalmente aumentar) tensão no membro de transferência para estabelecer uma pré-carga entre o sistema de conector e o componente de poço. Dessa maneira o engate inicial do membro de trava pode fornecer um ponto de reação de carga axial adequado para permitir que a tensão no membro de transferência seja aumentada adicionalmente sem causar a separação entre o sistema de conector e o componente de poço.

[043] Em uma modalidade, a sequência operacional para romper uma conexão existente com um componente de poço submarino pode compreender: girar um dentre o mandril e o conjunto de trava com o uso do manipulador submarino; rebaixar o mandril em relação ao conjunto de trava com o uso do membro de transferência para permitir que o membro de trava seja configurado em sua configuração destravada; girar adicionalmente um dentre o mandril e o conjunto de trava; e levantar o mandril com o uso do membro de transferência até que o mandril engate o conjunto de trava a partir do componente de poço.

[044] O sistema de conector pode compreender um conjunto de interface fornecido entre o conjunto de trava e o mandril. O conjunto de interface pode prescrever a sequência predefinida de movimento relativo entre o mandril e o conjunto de trava. Ou seja, o conjunto de interface pode permitir apenas movimento relativo entre o conjunto de trava e mandril na sequência predefinida de movimento relativo.

[045] O conjunto de interface pode compreender uma disposição de trilho fornecida em um dentre o conjunto de trava e o mandril, e uma disposição de grampo fornecida em outro dentre o conjunto de trava e o mandril. Interação da disposição de grampo com a disposição de trilho pode fornecer ou determinar a sequência de movimento predefinida entre o mandril e o conjunto de trava.

[046] Em uma modalidade, a disposição de trilho pode ser fornecida no conjunto de trava, por exemplo, fornecida dentro do furo passante do conjunto de trava, e a disposição de grampo pode ser fornecida no mandril.

[047] Alternativamente, a disposição de trilho pode ser fornecida no mandril, e a disposição de grampo pode ser fornecida no conjunto de trava, por exemplo, dentro do furo passante do conjunto de trava.

[048] A disposição de trilho pode compreender um trilho, e a disposição de grampo pode compreender um grampo configurado para ser guiado ou seguir ao longo do trilho.

[049] A disposição de trilho pode compreender porções de trilho múltiplas que definem componentes individuais da sequência predefinida de movimento relativo. A disposição de trilho pode definir pelo menos uma porção de trilho que se estende axialmente e pelo menos uma porção de trilho que se estende de modo giratório que fornece, dessa forma, componentes axiais e giratórios da sequência predefinida de movimento relativo. Em uma modalidade, a disposição de trilho pode compreender a primeira e a segunda porções de trilho que se estendem axialmente e primeira e segunda porções de trilho que se estendem de modo giratório, por exemplo, para facilitar a sequência operacional exemplificativa definida acima.

[050] Cada porção de trilho pode ser definida por pelo menos uma borda de trilho, em que um grampo da disposição de grampo é configurado para mover, por exemplo, deslizar, ao longo ou em relação à dita borda de trilho. Pelo menos uma porção de trilho pode ser definida por uma única borda de trilho. Pelo menos uma porção de trilho pode ser definida entre bordas de trilho opostas, por exemplo, para definir uma fenda entre os mesmos.

[051] Em algumas modalidades uma borda de trilho pode definir uma superfície de carga, por exemplo, para permitir que uma carga seja aplicada entre um grampo e a pelo menos uma borda de trilho. Tal disposição pode ser usada para fornecer uma pré-carga dentro do sistema de conector.

[052] Em uma modalidade, o trilho pode definir um bolsão, em que um grampo da disposição de grampo é recebido dentro do dito bolsão quando o sistema de conector está em sua configuração desconectada. O bolsão pode ser definido em uma borda de trilho.

[053] O bolsão pode fornecer uma conexão axial e giratória entre o mandril e o conjunto de trava de modo que o conjunto de trava possa ser suspenso a partir do mandril com rotação relativa entre os mesmos impedida ou restringida.

[054] O bolsão pode ser disposto de modo que movimento axial relativo entre o mandril e conjunto de trava seja requerido para remover o grampo a partir do bolsão, seguido por movimento giratório relativo, por exemplo, ao longo de uma borda de trilho, para desalinhar o grampo e o bolsão.

[055] A disposição de trilho pode compreender uma pluralidade de trilhos, e a disposição de grampo pode compreender uma pluralidade de grampos correspondente.

[056] O conjunto de interface pode compreender uma disposição de limite de movimento. A disposição de limite de movimento pode compreender pelo menos uma limitação de movimento giratório. A disposição de limite de movimento pode compreender pelo menos uma limitação de movimento axial.

[057] O sistema de conector pode compreender uma disposição de travamento secundária para fornecer travamento do membro de trava em sua configuração de trava. Dessa forma, a disposição de travamento secundária pode funcionar para reter o membro de trava em engate com o componente de poço.

[058] A disposição de travamento secundária pode ser operável por um manipulador submarino, tal como um ROV.

[059] A disposição de travamento secundária pode compreender pelo menos um pino de travamento, passível de movimento para engatar o membro de trava quando dito membro de trava está em sua configuração de trava. O, pelo menos um, pino de travamento pode fornecer uma força de travamento entre o membro de trava e o conjunto de trava. O, pelo menos um, pino de travamento pode ser montado de modo rosqueado no conjunto de trava, e operável para travar e destravar seletivamente o membro de trava que é girado, por exemplo por um manipulador submarino.

[060] O membro de trava pode ser montado de modo articulado no conjunto de trava e disposto para articular, para engatar e desengatar seletivamente um componente de poço submarino. Em uma modalidade o membro de trava pode ser articulável ao redor da articulação, tal como um pino de articulação montado em ou sustentado pelo conjunto de trava. O membro de trava pode ser articulável oscilando ao redor de um pino ou fulcro fornecidos no conjunto de trava.

[061] O membro de trava pode ser, de modo geral, em formato de L. Em uma modalidade uma primeira porção do membro de trava pode ser disposta para ser engatada pelo mandril, por exemplo, um perfil de acionamento do mandril, e uma segunda porção do membro de trava pode ser disposta para engatar um componente de poço.

[062] O sistema de conector pode compreender uma pluralidade de membros de trava, por exemplo, dispostos circunferencialmente ao redor do conjunto de trava.

[063] O sistema de conector pode ser disposto para fornecer uma conexão com uma estrutura de aro de um componente de poço. Nessa disposição, o conjunto de trava pode ser disposto para ser recebido sobre uma porção de aro de um componente de poço, e o membro de trava operado para engatar uma porção do aro. O Engate do membro de trava com o componente de poço dessa maneira pode facilitar a obtenção da conexão ou engate pré-carregado entre o conjunto de trava e o componente de poço.

[064] Em alguma modalidade, este componente de poço pode compreender uma cabeça de poço submarino. O componente de poço pode compreender uma árvore de natal, tal como uma árvore de produção, por exemplo, uma árvore horizontal, árvore vertical ou similares. O componente de poço pode compreender a barreira de controle de poço, tal como a sistema de prevenção de explosão (BOP), árvore de teste submarino (SSTT) ou similares.

[065] O sistema de conector pode ser configurado para sustentar e/ou pelo menos definir parcialmente um conjunto de ferramenta. O sistema de conector pode compreender um conector de conjunto de ferramenta para fornecer uma conexão com um conjunto de ferramenta. O conector de conjunto de ferramenta pode compreender um conector rígido. O conector de conjunto de ferramenta pode compreender a interface flexível, tal como uma interface maleável. Em uma modalidade, o mandril pode ser disposto para sustentar um conjunto de ferramenta. O mandril pode compreender um conector de conjunto de ferramenta.

[066] O sistema de conector pode ser disposto para sustentar e/ou pelo menos definir parcialmente um conjunto de ferramenta rotatória. Nesse sentido, o sistema de conector pode ter a capacidade de ser fixado de modo giratório a um componente de poço, de modo que uma reação giratória possa ser estabelecida para a operação do conjunto de ferramenta rotatória.

[067] O sistema de conector pode ser configurado para sustentar e/ou pelo menos definir parcialmente um conjunto de ferramenta de corte, tal como um cortador giratório, cortador mecânico, cortador de plasma, cortador abrasivo, cortador explosivo ou similares. Em algumas modalidades, o conjunto de ferramenta de corte pode ser configurado para cortar uma porção do componente de poço, por exemplo, para permitir que uma porção do componente de poço conectado ao sistema de conector seja recuperada. Em uma modalidade, o componente de poço pode compreender uma cabeça de poço, e um conjunto de ferramenta de corte fornecido no sistema de conector pode ser para cortar um ou mais tubulares ou revestimentos suspensos a partir da cabeça de poço, por exemplo, abaixo de um conduite de lama. Tal disposição pode permitir que uma cabeça de poço seja recuperada, por exemplo, como parte de um procedimento de abandono de poço.

[068] O sistema de conector pode ser configurado para sustentar e/ou pelo menos definir parcialmente um conjunto de ferramenta vedante. O conjunto de ferramenta vedante pode ser disposto para fornecer ou estabelecer uma vedação dentro do componente de poço. O conjunto de ferramenta vedante pode compreender um empacotador ou conjunto de obstrução de vedação.

[069] O conjunto de ferramenta vedante pode fornecer capacidades de passagem, por exemplo, para permitir a comunicação de fluidos, por exemplo, a comunicação de fluidos controlada, através do conjunto de vedação.

[070] O conjunto de ferramenta vedante pode facilitar uma ou mais operações dentro do componente de poço.

[071] Por exemplo, o componente de poço pode formar parte de um sistema ou furo de poço, de modo que o conjunto de ferramenta vedante possa se estender para dentro do furo de poço ou sistema e estabelecer uma vedação no mesmo. Tal vedação pode permitir que operações de inspeção de poço, tais como inspeção de pressão, por exemplo, plugues de inspeção de pressão, válvulas de poço abaixo e similares, que extraem amostras a partir do furo de poço ou sistema ou similares. Tal vedação pode permitir que procedimentos de estimulação de poço sejam realizados.

[072] O componente de poço pode formar parte de uma barreira de controle de poço tal como uma árvore de natal, de modo que o conjunto vedante possa se estender na barreira de controle de poço e estabelecer uma vedação no mesmo. Tal vedação pode permitir que várias operações sejam realizadas, tais como teste de pressão de várias válvulas e barreiras, remover ou definir plugues de coroa e similares.

[073] O conjunto de ferramenta vedante pode ser sustentado pelo mandril. Em uma modalidade o conjunto de ferramenta vedante pode ser definido, pelo menos parcialmente pelo, ou no mandril.

[074] O conjunto de ferramenta vedante pode compreender uma disposição vedante. A disposição vedante pode ser configurada para engatar de modo vedante o componente de poço, por exemplo, uma superfície interna do componente de poço. A disposição vedante pode ser reconfigurável a partir de uma configuração não-vedante para uma configuração vedante. Tal disposição pode facilitar instalação inicial do conjunto de ferramenta vedante. A disposição vedante pode compreender um ou mais anéis de vedação.

[075] A disposição vedante pode ser reconfigurável a partir de sua configuração vedante para a sua configuração não-vedante. Tal disposição pode facilitar a recuperação e/ou o reposicionamento do conjunto de ferramenta vedante.

[076] A disposição vedante pode ser deslocável a partir de sua configuração não-vedante para a sua configuração vedante. Em uma modalidade, a disposição vedante pode ser circunferencialmente expansível para ser reconfigurada para a sua configuração vedante. A disposição vedante pode estar situada em uma primeira superfície de sustentação que define uma primeira dimensão ou diâmetro externo quando a dita disposição vedante está configurada em sua configuração não- vedante. A disposição vedante pode estar situada em uma segunda superfície de sustentação que define uma segunda, dimensão ou diâmetro externo maior quando a dita disposição vedante está configurada em sua configuração vedante. Em tal deslocamento de disposição da disposição vedante a partir da primeira superfície de sustentação para a segunda superfície de sustentação pode reconfigurar a disposição vedante a partir de sua configuração não-vedante para a sua configuração vedante.

[077] A primeira e a segunda superfície de sustentação podem ser contínuas uma com a outra. Uma superfície (por exemplo, em rampa, cônica, etc.) afunilada pode ser fornecida entre a primeira e a segunda superfícies de sustentação.

[078] O conjunto de ferramenta vedante pode compreender um atuador. O atuador pode ser operável para reconfigurar a disposição vedante entre sua não-vedante e segunda configurações. O atuador pode compreender uma disposição de pistão, tal como uma disposição de pistão hidráulico.

[079] O sistema de conector pode compreender uma disposição de passagem, que permite a um ou mais conduites se estenderem após o sistema de conector, por exemplo, a partir da superfície e para dentro do componente de poço, por exemplo, para fornecer operação ao componente de poço, para fornecer operação a um conjunto de ferramenta montado dentro do componente de poço ou similares. O conduite pode compreender um conduite hidráulico, conduite pneumático, conduite elétrico, conduite de fibra óptica ou similares.

[080] O mandril pode compreender ou definir um orifício de entrada, um orifício de saída e uma cavidade que se estende entre os mesmos para facilitar a passagem de um conduite. O orifício de entrada pode ser posicionado em um lado do conjunto de trava, e o orifício de saída pode ser posicionado em um lado oposto do conjunto de trava.

[081] Um dentre os orifícios de entrada e saída pode ser fornecido em uma parede lateral do mandril. Um dentre os orifícios de entrada e saída pode ser fornecido em uma extremidade do mandril. A cavidade do mandril pode ser definida por um furo que se estende pelo menos parcialmente através do mandril.

[082] O sistema de conector pode ser operável para fornecer uma conexão inicial com um componente de poço submarino para permitir que o componente de poço seja instalado no fundo do mar, por exemplo, a partir de uma embarcação. Em tal disposição, o sistema de conector pode definir ou formar parte de uma ferramenta de assentamento. Quando instalado na localização exigida, o sistema de conector pode ser operado por uma combinação de controle por meio do membro de transferência e um manipulador submarino para desconectar o sistema de conector a partir do componente de poço instalado. O componente de poço instalado pode compreender qualquer componente submarino, e pode incluir uma cabeça de poço, árvore de natal, BOP, SSTT ou similares.

[083] O sistema de conector pode ser operável para fornecer uma conexão inicial a um componente de poço em uma localização submarina para permitir que operações sejam realizadas em ou por meio do componente de poço, tal como operações de teste, operações de redirecionamento de poço, operações de intervenção ou similares. Após o desempenho das operações exigidas, o sistema de conector pode ser desconectado a partir do componente de poço submarino.

[084] O sistema de conector pode ser operável para fornecer uma conexão inicial a um componente de poço em uma localização submarina para permitir que o componente de poço submarino seja movido, por exemplo, recuperado para a superfície, reposicionado em uma localização submarina diferente ou similares.

[085] Um aspecto ou modalidade se refere a um método para estabelecer uma conexão com um componente de poço submarino, que compreende: posicionar um conjunto de trava em relação ao componente de poço; estabelecer movimento relativo em uma sequência predefinida de movimento relativo entre um mandril e o conjunto de trava para operar um membro de trava montado no membro de trava para mover e engatar o componente de poço, em que a sequência predefinida de movimento relativo compreende pelo menos um componente axial fornecido por um membro de transferência conectado ao mandril, e pelo menos um componente giratório fornecido por um manipulador submarino engatado com um dentre o mandril e o conjunto de trava.

[086] O método pode compreender ativar uma disposição de travamento secundária para reter o membro de trava em engate com o componente de poço. A disposição de travamento secundária pode ser ativada ou operada por um manipulador submarino.

[087] O método pode ser realizado com o uso do sistema de conector de qualquer outro aspecto.

[088] Um aspecto ou modalidade se refere a um método para romper uma conexão com um componente de poço submarino, que compreende: estabelecer movimento relativo em uma sequência predefinida de movimento relativo entre um mandril e um conjunto de trava para operar um membro de trava montado no membro de trava para mover para desengatar o componente de poço, em que a sequência predefinida de movimento relativo compreende pelo menos um componente axial fornecido por um membro de transferência conectado ao mandril, e pelo menos um componente giratório fornecido por um manipulador submarino engatado com um dentre o mandril e o conjunto de trava.

[089] Um aspecto ou modalidade se refere a um sistema de ferramenta submarina, que compreende: um conjunto de trava que define um furo passante; um membro de trava montado no conjunto de trava e que é passível de movimento entre uma configuração de trava e uma configuração destravada para facilitar conexão e desconexão com um componente de poço submarino; um mandril que se estende através do furo passante do conjunto de trava, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava e facilitar conexão e desconexão com o componente de poço submarino; um conector de transferência para fornecer uma conexão entre um membro de transferência e o mandril de modo que um membro de transferência possa permitir uma porção de movimento axial da sequência de movimento predefinida; uma interface de rotação montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador submarino possa permitir uma porção de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo; e um conjunto de ferramenta conectado ao mandril.

[090] O conjunto de ferramenta pode ser definido pelo menos parcialmente pelo mandril.

[091] O conjunto de ferramenta pode compreender pelo menos um dentre um conjunto de ferramenta rotatória, um conjunto de ferramenta de corte e um conjunto de ferramenta vedante.

[092] Um aspecto ou modalidade se refere a um cortador de revestimento de furo de poço, que compreende um sistema de conector de acordo com qualquer outro aspecto e um conjunto de ferramenta de corte conectado ao sistema de conector.

[093] Um aspecto ou modalidade se refere a um método para cortar revestimento, por exemplo, com o uso de um cortador de revestimento de furo de poço de acordo com qualquer outro aspecto.

[094] Um aspecto ou modalidade se refere a uma ferramenta de assentamento para instalar e/ou recuperar um componente submarino. A ferramenta de assentamento pode compreender um sistema de conector de acordo com qualquer outro aspecto.

[095] Um aspecto ou modalidade se refere a um método para instalar e/ou recuperar um componente submarino, que compreende usar uma ferramenta de assentamento de acordo com qualquer outro aspecto.

[096] Um aspecto ou modalidade se refere a um aparelho de vedação, que compreende um sistema de conector de acordo com qualquer outro aspecto, e um conjunto de ferramenta vedante conectado ao sistema de conector.

[097] Um aspecto ou modalidade se refere a um método para vedar com um componente de poço, por exemplo, com o uso de um aparelho de vedação de acordo com qualquer outro aspecto.

[098] Um aspecto ou modalidade se refere a um sistema de conector para fornecer uma conexão com um componente, em que o sistema de conector compreende: um conjunto de trava; um membro de trava montado no conjunto de trava e que é passível de movimento para engatar e desengatar seletivamente um componente; um mandril, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava; um conector de transferência para fornecer uma conexão entre um membro de transferência e o mandril, de modo que um membro de transferência possa permitir um componente de movimento axial da sequência de movimento predefinida; e uma interface de rotação montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador possa permitir um componente de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo.

[099] Deve ser entendido que os recursos definidos em relação a um aspecto podem ser fornecidos em qualquer combinação com qualquer outro aspecto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[100] Esses e outros aspectos e modalidades serão agora descritos, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que:

[101] A Figura 1 é uma vista em elevação natural de um sistema de conector de atuação mecanicamente submarina, ilustrado em um estado conectado com um componente de poço;

[102] A Figura 2 é uma vista em corte transversal do sistema de conector tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1;

[103] A Figura 3 é uma vista em perspectiva, a partir de debaixo, de um membro do capô do sistema de conector da Figura 1;

[104] A Figura 4 é uma vista em elevação natural de uma porção de mandril do sistema de conector da Figura 1;

[105] A Figura 5 é uma vista em corte transversal da porção de mandril tomada ao longo da linha 5-5 da Figura 4;

[106] A Figura 6 é uma vista em elevação natural de um anel de trava de rotação do sistema de conector da Figura 1;

[107] A Figura 7 é uma vista em corte transversal do anel de trava de rotação tomada ao longo da linha 7-7 da Figura 6;

[108] As Figuras 8 a 21 fornecem uma ilustração de uma sequência para fornecer uma conexão entre o sistema de conector da Figura 1 e um componente de poço; e

[109] As Figuras 22 a 32 fornecem usos exemplificativos do sistema de conexão da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[110] A Figura 1 fornece uma vista em elevação natural de um sistema de conector submarino, identificado de modo geral pelo numeral de referência 10, mostrado conectado com um componente de poço submarino 12. O componente de poço submarino 12 pode ser qualquer componente submarino, tal como uma cabeça de poço, árvore de natal ou similares. O sistema de conector 10 compreende um conjunto de trava 14 que monta sobre um aro 16 do componente de poço 12, e inclui uma pluralidade de membros de trava 18 (apenas um visível na Figura 1) que articulam para engatar o aro 16 do componente de poço 12 para fornecer uma conexão com o mesmo.

[111] O sistema de conector 10 inclui adicionalmente um mandril 20 que é acoplado ao conjunto de trava 14 e inclui um conector de transferência 22 na forma de uma manilha que fornece conexão a um membro de transferência 24, especificamente, uma corda de cabo na presente modalidade. O membro de transferência 24 se estende a partir de uma embarcação de superfície (não mostrada) e é usado para manobrar o sistema de conector 10 para/e a partir da embarcação. O membro de transferência 24 pode também ser usado para controlar um movimento axial relativo entre o mandril 20 e o conjunto de trava 14.

[112] Um par de braços de rotação 26 (apenas um visível na Figura 1) são presos ao mandril 20 e, em uso, permitem um ROV (não mostrado) engatar um ou ambos os braços 26 e causar rotação relativa entre o mandril 20 e o conjunto de trava 14.

[113] Conforme será descrito em maior detalhe abaixo, uma conexão com o componente de poço 12 pode ser feita e rompida estabelecendo-se o movimento relativo entre o mandril 20 e o conjunto de trava 14 em uma sequência predefinida de movimento relativo que compreende pelo menos um componente axial sob o controle do membro de transferência 24, e pelo menos um componente giratório sob o controle de um ROV que engata um ou ambos os braços 26.

[114] A Figura 2 fornece uma vista em corte transversal do sistema de conector 10, tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1. O mandril 20 se estende através um furo passante 28 do conjunto de trava 14, e inclui uma seção de mandril superior 20a e uma seção de mandril inferior 20b presas juntas por uma conexão rosqueada 30, de modo que a seção de mandril inferior 20b estabeleça um ombro axial 32.

[115] Os membros de trava 18 são fornecidos na forma de braços em formato de L e são montados, cada um, de modo articulado, por meio dos membros de fulcro 34, no conjunto de trava 14, de modo que os membros de trava 18 possam ser passíveis de movimento em uma moção de excitamento. Cada membro de trava 18 inclui uma porção de engate perfilada 36 que é disposta para engatar, de modo geral a partir de debaixo, um perfil de engate correspondente 38 no aro 16 do componente de poço 12.

[116] Os membros de trava 18 também compreendem, cada um, uma porção de acionamento 40 que é engatada pelo ombro axial 32 do mandril 20 de modo que movimento para cima do mandril 20 em relação ao conjunto de trava 14 acione os membros de trava 18 para articular e agarrar o aro 16. Conforme as porções de engate 36 dos membros de trava 18 agarram de modo geral o aro 16 a partir de debaixo, isso pode ter o efeito de pressionar o conjunto de trava 14 e o aro 16 juntos, por exemplo, na região 42, que pode fornecer uma pré-carga dentro da conexão. Tal pré-carga pode fornecer uma reação contra movimento axial e giratório relativo entre o conjunto de trava 14 e o componente de poço 12. Movimento para baixo do mandril 20 em relação ao conjunto de trava 14 pode permitir que os membros de trava 18 sejam desprendidos e, dessa forma, fazer com que se soltem do aro 16. Nesse aspecto um colar 44 é montado no mandril 20 acima do conjunto de trava 14 para limitar o movimento para baixo do mandril 20 em relação ao conjunto de trava 14.

[117] Conforme observado acima, o movimento axial relativo do mandril 20 em direções inversas em relação ao conjunto de trava 14 pode permitir a operação dos membros de trava 18. Entretanto, conforme será descrito em maior detalhe abaixo, tal movimento axial é apenas um componente de uma sequência de movimento exigida predefinida, com movimento giratório também exigido para facilitar uma operação de conexão e desconexão completa. Nesse aspecto o sistema de conector 10 compreende adicionalmente uma disposição de interface 46 entre o mandril 20 e conjunto de trava que prescreve a sequência de movimento exigida permitindo-se apenas movimento relativo na sequência predefinida. Na presente modalidade, a disposição de interface 46 inclui uma disposição de trilho 48 fornecida no conjunto de trava 14, e um conjunto de grampo 50 fornecido no mandril 20. A forma e a interação da disposição de trilho 48 e do conjunto de grampo 50 será descrita em detalhes abaixo. A disposição de interface 46 também inclui um anel de limite 52, que, conforme será descrito em maior detalhe abaixo, permite que o movimento axial e giratório relativo entre o mandril 20 e conjunto de trava 14 seja limitado.

[118] O mandril 20 inclui adicionalmente um orifício superior 11 fornecido em uma parede lateral do mesmo acima do conjunto de trava 14, e um orifício inferior 13 fornecido em uma extremidade inferior do mesmo abaixo do conjunto de trava 14, com um furo interno 15 que se estende parcialmente através do mandril para conectar os orifícios superior e inferior 11,13. Conforme será descrito em detalhe adicional abaixo, os orifícios 11,13 e o furo 15 fornecem uma disposição de duto para permitir que um ou mais conduites sejam direcionados através do mandril 20, após o conjunto de trava 14.

[119] A Figura 3 fornece uma vista em perspectiva, a partir de debaixo, de uma porção do conjunto de trava 14, com o mandril 20 e os membros de trava 14, removida para maior clareza. A disposição de trilho 48 inclui três trilhos idênticos 60 dispostos circunferencialmente dentro do furo passante 28 do conjunto de trava 14. Cada trilho 60 inclui uma primeira porção de trilho 62 que se estende de modo geral circunferencialmente, uma segunda porção de trilho 64 que se estende de modo geral axialmente, e uma terceira porção de trilho 66 que se estende de modo geral circunferencialmente. A primeira porção de trilho 62 é definida por uma única borda de trilho 62. A segunda porção de trilho 64 é definida entre um par de bordas de trilho 64a, 64b e é, dessa forma, fornecida na forma de uma fenda axial. A terceira porção de trilho 66 é definida entre um par de bordas de trilho 66a, 66b e é, dessa forma, fornecida na forma de uma fenda circunferencial.

[120] A primeira porção de trilho 62 de cada trilho 60 inclui um recesso ou bolsão 70.

[121] A disposição de trilho 48 também inclui três membros limitadores de rotação 72.

[122] A Figura 4 fornece uma vista em elevação natural da seção de mandril inferior 20b, em isolamento, e a Figura 5 é uma vista em corte, tomada ao longo da linha 5-5 na Figura 4. A seção de mandril inferior 20b inclui ou define o conjunto de grampo 50 e compreende uma porção cilíndrica superior 80 e uma porção ampliada inferior 82 com um ombro axial 84 definido entre os mesmos. A porção cilíndrica superior 80 inclui três grampos distribuídos de maneira uniforme 86 que são dimensionados e dispostos para engatar os vários trilhos 60 do conjunto de trilho 48 (Figura 3). A porção cilíndrica superior 80 também inclui três orelhas localizadoras distribuídas de maneira uniforme 88 que funcionam para prender de modo giratório o anel de limite 52 (Figura 2) na seção de mandril inferior 20b.

[123] Uma vista em elevação natural do anel de limite 52, em isolamento, é mostrada na Figura 6, com uma vista em corte, tomada ao longo da linha 7-7 da Figura 6 fornecida na Figura 7. O anel de limite 52 inclui uma porção de anel de base 90 e três membros de nervura de limite distribuídos de maneira uniforme 92 que se estendem axialmente, de modo para cima, a partir da porção de anel de base 90. Três fendas localizadoras 94 (apenas 2 visíveis na Figura 7) são fornecidas na superfície interna da porção de anel de base 90. O anel de limite 52 pode ser montado sobre a porção cilíndrica superior 80 da seção de mandril inferior 20a (consultar, por exemplo, a Figura 4) com as fendas localizadoras 94 do anel de base 90 que permitem ao anel de limite 52 passar os grampos 86. O anel de limite 52 pode, então, repousar no ombro axial 84, com as orelhas localizadoras 88 recebidas dentro das fendas localizadoras 94, que assegura dessa forma, de modo giratório, o anel de limite 52 na seção de mandril inferior 20b.

[124] Uma sequência operacional será agora descrita em detalhe com referência às Figuras 8 a 21.

[125] É feit a referência primeiro às Figuras 8 e 9, em que a Figura 8 é uma vista em perspectiva em corte parcial do sistema de conector 10, que é inicialmente instalado por meio do membro de transferência 24, por exemplo, a partir de uma embarcação de superfície e através uma profundeza de água em direção ao leito do mar. A Figura 9 é uma vista ampliada que mostra a configuração correspondente da disposição de interface 46. Nessa configuração os grampos 86 da seção de mandril inferior 20b são recebidos dentro dos respectivos bolsões 70 de cada trilho 60, de modo que o conjunto de trava 14 seja suspenso de modo eficaz a partir do mandril 20, com o peso do conjunto de trava 14 transportado pelo mandril 20 por meio dos grampos 86. Quando nessa configuração, o mandril 20 e conjunto de trava 14 são posicionados de modo que os membros de trava 18 sejam separados axialmente a partir do ombro 32 no mandril 20 e, dessa forma, estejam em uma configuração de destrava ou livre.

[126] A Figura 10 ilustra o sistema de conector 10 após engate inicial com o aro 16 do componente de poço, com a Figura 11 que fornece uma vista ampliada da configuração correspondente da disposição de interface 46. Nessa configuração o peso do conjunto de trava 14 é transferido para o componente de poço 14, com o membro de transferência 24 que rebaixa levemente o mandril 20 em relação ao conjunto de trava 14, que move dessa forma os grampos 86 para fora de seus respectivos bolsões 70 dos trilhos 60.

[127] Subsequente a isso, conforme ilustrado nas Figuras 12 e 13, o mandril 20 é girado, em uma direção anti-horária (por exemplo, cerca de 60 graus de rotação), em relação ao conjunto de trava 14, através do uso de um ROV (não mostrado) que engata um ou ambos os braços 26. Tal rotação move os grampos 86 ao longo da respectiva primeira porção de trilho 62 de cada trilho 60 até que os grampos 86 sejam alinhados com a segunda porção de trilho 64. Nesse aspecto, a rotação excessiva é impedida pelo engate entre os grampos 86 e os membros limitadores de rotação 72.

[128] Subsequente a isso, conforme ilustrado nas Figuras 14 e 15, o mandril 20 é levantado axialmente pelo membro de transferência 24, que move os grampos 86 para as segundas porções de trilho 64 dos respectivos trilhos 60, que engata dessa forma o ombro 32 contra os membros de trava 18 e que faz os ditos membros 18 se articularem e engatarem inicialmente o aro 16 do componente de poço 12.

[129] Conforme ilustrado nas Figuras 16 e 17, agora que o engate inicial é feito entre os membros de trava 18 e o componente de poço 12, a tensão axial dentro do membro de transferência 24 pode ser aumentada, que causa movimento axial adicional do mandril 20, que aumenta a força de pressionamento dos membros de trava 18 contra o aro 16 do componente de poço 12 e que move os grampos 86 adicionalmente para as suas respectivas segundas porções de trilho 64, e que estabelece uma pré-carga entre o conjunto de trava 14 e o componente de poço 12.

[130] Em seguida disso, conforme ilustrado nas Figuras 18 e 19, o mandril 20 pode ser novamente girado pelo ROV (não mostrado) em uma direção anti-horária (por exemplo, em torno de 60 graus de rotação), de modo que os grampos 86 sejam agora movidos para dentro e ao longo das terceiras porções de trilho 66 dos respectivos trilhos adjacentes 60 (não visíveis nas Figuras 18 ou 20 - consultar a Figura 3). Nesse aspecto, a borda de trilho superior 66a de cada terceira porção de trilho 66 pode fornecer uma superfície levemente cônica, de modo que uma força axial adicional entre o mandril 20 e o conjunto de trava 14 possa ser criada, para fornecer uma pré-carga adicional dentro da conexão. Conforme ilustrado na Figura 19, os membros de nervura de limite 92 do anel de limite 52 engatam os membros limitadores de rotação 72 da disposição de trilho 48, que impede dessa forma a rotação excessiva.

[131] Quando no estado conectado, um sistema de travamento secundário pode ser operado, conforme ilustrado nas Figuras 20 e 21. Nesse aspecto, o conjunto de trava 14 inclui um pino de travamento 100 associado com cada membro de trava 18. Cada pino de travamento pode ser acionado de modo para baixo, por um ROV (não mostrado), para engatar uma superfície de topo dos respectivos membros de trava 18.

[132] Dessa forma, a conexão com um componente de poço submarino 12 pode ser feita e/ou rompida estabelecendo-se a combinação de movimento giratório e axial relativo entre o conjunto de trava 14 e o mandril 20 na sequência predefinida de movimento relativo, pelo uso combinado de um membro de transferência 24, que fornece ou que permite movimento axial, e um ROV (não mostrado), que fornece ou que permite movimento giratório. Tal disposição pode fornecer um sistema de conector atuado pura e mecanicamente. Isso pode minimizar ou eliminar problemas potenciais associados a, por exemplo, sistemas hidráulicos, que permite ao sistema de conector 10 ter utilidade tanto em aplicações rasas quanto ultra fundas.

[133] A exigência para um membro de transferência 24 de apenas fornecer movimento axial relativo dentro do sistema de conector 10 pode permitir controle simplificado do membro de transferência 24 por meio de uma embarcação de superfície. Em algumas modalidades, isso pode evitar a necessidade de usar embarcações infrequentemente disponíveis, especializadas e de custo elevado, e permitir o uso mais imediato de embarcações de uso mais comum, tais como embarcações de casco único, unidades de perfuração offshore móveis e similares.

[134] Também, a exigência de um ROV (não mostrado) fornecer apenas movimento giratório relativo dentro do sistema de conector 10 pode minimizar a exigência de trabalho do ROV, por exemplo, evitando-se ou minimizando-se a exigência do ROV assumir qualquer peso do conjunto de conector 10 e/ou equipamento associado.

[135] Fornecendo-se diferentes componentes ou porções da sequência predefinida de movimento relativo por fontes de controle separadas (o membro de transferência 24 e o ROV), um grau adicional de segurança pode ser estabelecido pelo fato de que uma única fonte de controle não é inteiramente responsável, e um procedimento de conexão e/ou desconexão mais envolvido ou deliberado é exigido. Isso pode minimizar o risco de desconexão acidental, por exemplo.

[136] O sistema de conector 10 pode ser usado em aplicações múltiplas, por exemplo, para o uso na instalação de um componente de poço a partir de uma embarcação, para recuperar um componente de poço para uma embarcação, para sustentar uma operação em um componente de poço, ou similares. Algumas aplicações de exemplo serão agora descritas, com referência às Figuras 22 a 31.

[137] Com referência primeiro à Figura 22, o conector 10 é ilustrado, em que forma parte de um sistema de cortador de revestimento, identificado de modo geral pelo numeral de referência 110, com o sistema de conector 10 que fornece uma conexão a uma cabeça de poço 12. Nessa modalidade, um conjunto de ferramenta de corte abrasivo 112 é suspenso a partir do mandril 20 por meio de um elo de interface flexível 114. Um umbilical 116 se estende a partir da superfície e através do mandril 20 para entregar potência, por exemplo, potência hidráulica, ao conjunto de ferramenta de corte abrasivo 112. O conjunto de ferramenta de corte 112 pode gerar um jato abrasivo direcionado radialmente, com rotação do conjunto de ferramenta de corte 112 (por exemplo, por meio de um motor de lama 113) que permite que as colunas de revestimento 120, 122 suspensas a partir da cabeça de poço 12 sejam cortadas em alguma localização abaixo da linha de condução da lama 124.

[138] Em uma modalidade alternativa, conforme mostrado na Figura 23, o mesmo conjunto de ferramenta de corte abrasivo 112 pode ser montado no mandril por meio de um elo de interface rígida 130.

[139] Em modalidades alternativas adicionais, outra forma de conjunto de ferramenta de corte pode ser fornecida. Por exemplo, a Figura 24 ilustra um conjunto de canhoneio 132 montado no mandril 20 por meio de uma interface rígida 134. A Figura 25 ilustra um conjunto de ferramenta de corte mecânico 136 montado no mandril 20 por meio de uma interface flexível 138 e giratório pelo motor de lama 113 para permitir o corte das colunas de revestimento 120, 122. A Figura 26 ilustra a mesma ferramenta de corte 136 montada na tubulação de perfuração 140 que se estende para a superfície e fornece também a função de membro de transferência 24 e uma porção do mandril 20.

[140] Em cada uma dentre as modalidades nas Figuras 22 a 26, o conjunto de ferramenta de corte facilita o corte das colunas de revestimento 120, 122 abaixo da linha de condução da lama 124. Isso pode permitir que a cabeça de poço 12 e seções separadas das colunas de revestimento 120, 122 sejam recuperadas, por meio do membro de transferência 24, conforme ilustrado na Figura 27. Isso pode formar parte de uma operação de abandono de poço.

[141] O sistema de conector 10 pode também ser usado em operações de inspeção de poço. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 28, o sistema de conector 10 é conectado a uma cabeça de poço 12 da maneira descrita acima. Nesse caso, um conjunto de ferramenta vedante 150 na forma de uma vedação de obstrução é montada em e abaixo do mandril 20, de modo que uma vedação possa ser gerada dentro da cabeça de poço (ou mais abaixo dentro do furo de poço associado). Um umbilical 152 se estende a partir da superfície e através do mandril 20, e é acoplado ao conjunto de ferramenta vedante 150. O umbilical 152 pode entregar fluido de pressão elevada através do conjunto de ferramenta vedante 150 e para dentro de um espaço de furo de poço 154 abaixo do conjunto de ferramenta vedante 150. Esse fluido pressurizado pode ser usado para testar por pressão uma vedação ou plugue estabelecido inferior 156, por exemplo, que pode ser usado como uma barreira de abandono de poço.

[142] Em alguns exemplos, após a operação de teste ilustrada na Figura 28, uma operação de corte pode ser realizada, tal como ilustrada em qualquer uma dentre as Figuras 22 a 26, para recuperar a cabeça de poço 12.

[143] Um exemplo de um conjunto de ferramenta vedante 150 é ilustrado nas Figuras 29A e 29B. O conjunto de ferramenta vedante 150, que é mostrado em corte transversal parcial, é ilustrado em uma configuração não-vedante na Figura 29A, e em uma configuração vedante na Figura 29B.

[144] Nesse exemplo, o conjunto de ferramenta vedante 150 inclui um corpo 200 em que é montada uma sustentação de vedação 202 que define uma primeira superfície de sustentação 204, uma segunda superfície de sustentação 206 de um diâmetro maior que a primeira superfície de sustentação 204, e uma interface de rampa 208 entre os mesmos. Apesar de a sustentação de vedação 202 ser ilustrada como formada separadamente a partir do corpo 200, em uma disposição alternativa, parte ou toda a sustentação de vedação 202 pode ser formada integralmente com o corpo 200. Um membro de vedação 210, tal como um membro de vedação elastomérico, é montado na sustentação de vedação 202. Uma luva de pistão hidráulico 212 é montada no corpo 200, e é operável para percorrer em direções axiais opostas por pressão hidráulica entregue por meio dos conduites 214, 216.

[145] Quando na configuração não-vedante, conforme ilustrado na Figura 29A, o membro de vedação 210 é posicionado na primeira superfície de sustentação 204 da sustentação de vedação 202. Quando a vedação é exigida, a pressão é aplicada por meio do conduite 214 para fazer a luva de pistão 212 percorrer e acionar o membro de vedação 210 sobre a segunda superfície de sustentação 206, conforme ilustrado na Figura 29B.

[146] Em um exemplo, o membro de vedação 210 pode ser preso à luva de pistão 212, para facilitar reconfiguração do conjunto de ferramenta vedante de volta para a sua configuração não-vedante.

[147] O conjunto de ferramenta vedante 150 nos exemplos mostrados é fornecido separadamente a partir do mandril 20 do sistema de conector. Entretanto, em outros exemplos, o conjunto de ferramenta vedante pode ser fornecido como parte do sistema de conector 10. Por exemplo, o conjunto de ferramenta vedante 150 pode formar parte da seção de mandril inferior 20b (consultar, por exemplo, a Figura 2).

[148] Outras aplicações ou usos do sistema de conector 10 podem incluir instalar ferramentas ou equipamento. Um exemplo é ilustrado na Figura 30, em que o sistema de conector 10 é mostrado na instalação de uma árvore de natal submarina 160. Nesse caso a árvore de natal 160 inclui um mandril de reentrada 162 a que o conjunto de conector 10 é conectado. Um conjunto de vedação de obstrução 164 é montado abaixo do mandril 20 do sistema de conector 10 e, em uso, estabelece uma vedação dentro do mandril de reentrada 162. Um umbilical 166 pode se estender através do mandril 20 para fornecer uma conexão de fluido de pressão elevada ao conjunto de vedação de obstrução 164. Tal fluido de pressão elevada pode ser comunicado através do conjunto de vedação de obstrução 164 e usado na inspeção de pressão dentro da árvore de natal 160 (por exemplo, inspeção de pressão de várias barreiras de pressão dentro da árvore de natal 160), e/ou inspeção de pressão dentro de um furo de poço associado.

[149] Em uma modalidade alternativa mostrada na Figura 31, o sistema de conexão 10 pode incluir um conduiter tubular 170 que fornece a função como um membro de transferência 24 e forma também parte do mandril 20. Em tal modalidade o riser tubular 170 pode entregar fluido pressurizado para dentro da árvore de natal 160 para inspeção de pressão/furo de poço.

[150] Em uma modalidade alternativa adicional da Figura 32, uma forma alternativa de conjunto vedante de obstrução 180 é fornecida, que permite manobrar através do conduiter tubular 170 e do recheio do conjunto de vedação 180 para permitir que plugues de coroa (não mostrados) dentro da árvore de natal 160 sejam definidos e puxados. Tal modalidade pode também permitir inspeção de pressão/furo de poço.

[151] Deve ser compreendido que as modalidades descritas no presente documento são meramente exemplificativas e que várias modificações podem ser feitas às mesmas sem se afastar do escopo da invenção.

Claims (25)

1. Sistema conector submarino para fornecer uma conexão com um componente de poço submarino, o sistema conector CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um conjunto de trava que define um furo passante; um membro de trava montado no conjunto de trava e que é passível de movimento entre uma configuração de trava e uma configuração destravada para facilitar conexão e desconexão com um componente de poço submarino; um mandril que se estende através do furo passante do conjunto de trava, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava e configurar o sistema de conector entre as configurações conectada e desconectada; um conector de transferência para fornecer uma conexão entre um membro de transferência e o mandril, de modo que o membro de transferência é configurado para permitir um componente de movimento axial da sequência de movimento predefinida; e uma interface de rotação fornecido separadamente do conector de transferência e montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador submarino é configurado para permitir um componente de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo em que a interface de rotação compreende um braço de engate que se estende geralmente radialmente em relação a um do conjunto de trava e ao mandril, o braço de engate configurado para engatar o manipulador submarino para permitir que o torque seja transmitido para um do conjunto de trava e o mandril.

2. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a interface de rotação é fornecida no mandril de modo que o mandril seja passível de movimento pelo manipulador submarino em relação ao conjunto de trava.

3. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o mandril compreende um perfil de acionamento para engatar e operar o membro de trava e que permite ao dito membro de trava ser reconfigurado entre suas configurações de trava e destrava durante o movimento relativo entre o mandril e o conjunto de trava.

4. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um componente giratório da sequência predefinida de movimento relativo aumenta uma força de conexão aplicada contra o componente de poço submarino.

5. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a sequência de movimento predefinida compreende um primeiro componente axial, um primeiro componente giratório subsequente, um segundo componente axial subsequente e um segundo componente giratório subsequente.

6. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro componente axial e o primeiro componente giratório subsequente fornecem movimento a partir de uma configuração de operação inicial, o segundo componente axial facilita o reconfiguramento do membro de trava para a sua configuração de trava, e o segundo componente giratório fornece travamento do sistema de conector em sua configuração conectada.

7. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo componente rotacional fornece ainda uma pré-carga de conexão.

8. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um conjunto de interface fornecido entre o conjunto de trava e o mandril para prescrever a sequência de movimento relativo predefinida entre o mandril e o conjunto de trava, em que o conjunto de interface compreende uma disposição de trilho que compreende pelo menos uma porção de trilho fornecida em um dentre o conjunto de trava e o mandril, e uma disposição de grampo que compreende pelo menos um grampo fornecido no outro dentre o conjunto de trava e o mandril, em que a interação da disposição de grampo com a disposição de trilho fornece a sequência de movimento predefinida entre o mandril e o conjunto de trava.

9. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a disposição de trilho define um bolsão, em que um grampo do conjunto de grampo é recebido dentro do dito bolsão quando o sistema de conector está em sua configuração desconectada.

10. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o bolsão fornece uma conexão axial e giratória entre o mandril e o conjunto de trava de modo que o conjunto de trava possa ser suspenso a partir do mandril com rotação relativa entre os mesmos restringida.

11. Sistema de conector submarino, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o bolsão é disposto de modo que movimento axial relativo entre o mandril e conjunto de trava é exigido para remover o grampo a partir do bolsão, seguido por movimento giratório relativo para desalinhar o grampo e o bolsão.

12. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma disposição de travamento secundária para fornecer travamento do membro de trava em sua configuração de trava.

13. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro de trava é montado de modo articulado no conjunto de trava e disposto para articular, para engatar e desengatar, seletivamente, um componente de poço submarino.

14. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um conector de conjunto de ferramenta para fornecer uma conexão com um conjunto de ferramenta, em que o conjunto de ferramenta compreende pelo menos um dentre um conjunto de ferramenta rotatória, um conjunto de ferramenta de corte e um conjunto de ferramenta vedante.

15. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um conjunto de ferramenta vedante para fornecer uma vedação dentro do componente de poço, em que o conjunto de ferramenta vedante é sustentado pelo mandril.

16. Sistema de conector submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o mandril define um orifício de entrada, um orifício de saída e uma cavidade que se estende entre os mesmos para facilitar a passagem de um conduto, em que o orifício de entrada é posicionado em um lado do conjunto de trava, e o orifício de saída é posicionado em um lado oposto do conjunto de trava.

17. Método para estabelecer uma conexão com um componente de poço submarino, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: posicionar um conjunto de trava em relação ao componente de poço; estabelecer movimento relativo em uma sequência predefinida de movimento relativo entre um mandril e o conjunto de trava para operar um membro de trava montado no conjunto de trava para mover e engatar o componente de poço, em que a sequência predefinida de movimento relativo compreende pelo menos um componente axial fornecido por conector de transferência para fornecer uma conexão entre um um membro de transferência e o mandril, e pelo menos um componente giratório fornecido por um manipulador submarino engatado com uma interface de rotação montada em dentre o mandril e o conjunto de trava , em que a interface de rotação é separada do conector de transferência.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende engatar o manipulador submarino com um braço de engate que se estende de modo geral radialmente em relação a um dentre o conjunto de trava e o mandril, e operar o manipulador submarino para girar um dentre o conjunto de trava e o mandril por meio do braço de engate.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende engatar o manipulador submarino com uma interface de rotação fornecida no mandril e girar o mandril com o manipulador submarino.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende aumentar uma força de conexão aplicada contra o componente de poço submarino durante o pelo menos um componente giratório da sequência de movimento relativo predefinida.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a sequência de movimento predefinida compreende um primeiro componente axial, um primeiro componente giratório subsequente, um segundo componente axial subsequente e um segundo componente giratório subsequente.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: reconfigurar o conjunto de trava e o mandril a partir de uma configuração de assentamento inicial durante o primeiro componente axial e o primeiro componente giratório subsequente; reconfigurar o membro de trava para engatar o componente de poço durante o segundo componente axial; e travar o membro de travamento em engate com o componente de poço durante o segundo componente giratório.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ativar uma disposição de travamento secundária para reter o membro de trava em engate com o componente de poço.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende fornecer uma vedação dentro do componente de poço com o uso de uma ferramenta vedante sustentada pelo mandril.

25. Sistema de ferramenta submarina, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um conjunto de trava que define um furo passante; um membro de trava montado no conjunto de trava e que é passível de movimento entre uma configuração de trava e uma configuração destravada para facilitar conexão e desconexão com um componente de poço submarino; um mandril que se estende através do furo passante do conjunto de trava, em que o mandril e o conjunto de trava são, de modo axial e giratório, passíveis de movimento em relação um ao outro em uma sequência predefinida de movimento relativo para operar o membro de trava e facilitar conexão e desconexão com o componente de poço submarino; um conector de transferência para fornecer uma conexão entre um membro de transferência e o mandril de modo que um membro de transferência é configurado para permitir uma porção de movimento axial da sequência de movimento predefinida; uma interface de rotação fornecido separadamente do conector de transferência e montada em um dentre o mandril e o conjunto de trava de modo que um manipulador submarino possa permitir uma porção de movimento giratório da sequência predefinida de movimento relativo; e em que a interface de rotação compreende um braço de engate que se estende geralmente radialmente em relação a um dentre o conjunto de trava e o mandril, o braço de engate configurado para engatar o manipulador submarino para permitir que o torque seja transmitido para um do conjunto de trava e o mandril; e um conjunto de ferramenta conectado ao mandril.

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