BR112018008694B1

BR112018008694B1 - Sonda de perfuração offshore compreendendo um sistema antirrecuo

Info

Publication number: BR112018008694B1
Application number: BR112018008694-0A
Authority: BR
Inventors: William James Mcbeath
Original assignee: Maersk Drilling A/S
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2023-01-31
Also published as: US11377913B2; US20200370377A1; GB2561743B; GB2561743A; US20180313173A1; WO2017071708A1; US10738543B2; GB201808691D0; NO20180740A1; BR112018008694A2

Abstract

SONDA DE PERFURAÇÃO OFFSHORE COMPREENDENDO UM SISTEMA ANTIRRECUO. São divulgadas neste documento as modalidades de uma sonda de perfuração offshore compreendendo: um piso de perfuração (107) que define um centro de poço (123); um sistema de içamento configurado para avançar uma coluna tubular (128) para baixo através do centro do poço (123) e do fundo do mar (124) e para aplicar uma força de elevação a uma coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e do fundo do mar (124), a força de elevação sendo suficiente para suportar pelo menos um grande parte de um peso aparente da coluna tubular (128); e um sistema antirrecuo (218) configurado para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da plataforma de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128), evitando danos ao sistema de içamento.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A invenção refere-se, de um modo geral, a uma sonda de perfuração e a uma embarcação de perfuração offshore, como um navio de perfuração ou um semissubmersível, incluindo uma sonda de perfuração.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Embarcações de perfuração offshore são amplamente utilizadas para a pesquisa e exploração de reservatórios de hidrocarbonetos sob o fundo do mar. Um tipo de estrutura da embarcação de perfuração é um navio de perfuração, por exemplo, como descrito em WO 2014/108541.

[0003] Em geral, é desejável fornecer uma embarcação de perfuração offshore que permita uma operação eficiente e flexível. É ainda geralmente desejável fornecer uma embarcação de perfuração offshore que facilite o funcionamento com um alto grau de segurança. É ainda geralmente desejável o fornecimento de embarcações de perfuração que podem executar operações de perfuração em grandes profundidades.

[0004] As tarefas executadas por tais sondas de perfuração geralmente incluem operações de completação e intervenção de poços onde árvores submarinas são instaladas. Exemplos de tais tarefas incluem a completação de poços, testes de fluxo, estimulação de poço, recondicionamento de poço, trabalho diagnóstico de poço, operações de bullheading (bombeamento pelo espaço anular de grande quantidade de fluido de amortecimento), tamponamento de poços e/ou abandono de poços.

[0005] Durante essas operações, um sistema de Riser de Recondicionamento de Completação (Completion Work-Over Riser, CWOR) costuma ser usado se uma árvore de Natal vertical é utilizada. Tal sistema compreende uma árvore submarina que é instalada no fundo do mar e conectada à cabeça do poço e uma coluna de junções de riser de completação que se espalham entre a árvore submarina e a embarcação de perfuração. O riser de completação normalmente tem um diâmetro externo de cerca de 8-14”. O CWOR é tipicamente conectado a uma árvore de fluxo de superfície no piso de perfuração onde os hidrocarbonetos podem ser recebidos. A coluna de riser de completação é tipicamente suspensa da embarcação de perfuração por um sistema tensor de riser que é instalado sob o piso de perfuração da embarcação e o sistema de içamento em uma configuração de carga compartilhada. O sistema tensor do riser normalmente carrega a maioria da carga da coluna de riser de completação e mantém a tensão adequada. O sistema de içamento do equipamento de perfuração normalmente carrega uma pequena porção da carga do riser de completação. O conjunto tensor do riser compreende tipicamente um número de cilindros hidráulicos e/ou cabos cuja extremidade é conectada à estrutura de suporte da embarcação e cuja outra extremidade é conectada a um anel de tensão do riser pelo qual o riser de completação se estende e no qual o riser de completação pode ser pendurado.

[0006] Durante as operações de controle e intervenção, podem surgir situações em que a coluna do riser de completação precisa ser desconectada rapidamente da árvore submarina. Para este fim, árvores submarinas normalmente compõem um mecanismo de desconexão de emergência.

[0007] Por exemplo, a US 8.297.359 divulga um sistema de riser de recondicionamento de completação onde a árvore submarina é conectada a um pacote de riser inferior (lower riser package, LRP) e um pacote de desconexão de emergência (emergency disconnect package, EDC) entre o CWOR e a árvore. O LRP e o EDC juntos implementam uma funcionalidade de desconexão de emergência. O pacote de desconexão de emergência é instalado na parte superior do pacote de riser inferior e durante uma operação de desconexão de emergência, a conexão entre o pacote de desconexão de emergência e o pacote de riser inferior é desconectada. Assim, a coluna de riser de completação com o pacote de desconexão de emergência anexado à sua extremidade inferior é desconectada do pacote de riser inferior e, portanto, das partes restantes da árvore submarina e da cabeça do poço.

[0008] Como alternativa, a chamada árvore de natal horizontal pode ser usada. Em tais casos, as operações de completação e recondicionamento são normalmente realizadas pela instalação de um preventor de explosão (blow-out-preventer, BOP) e um riser marítimo entre a sonda de perfuração e a árvore de natal. Os tensores de riser, neste caso, tensionam o riser marinho, enquanto o sistema de içamento suporta um canal de alta pressão (como um revestimento de alta pressão ou riser de alta pressão) conectado à árvore de fluxo de superfície. O canal de alta pressão normalmente tem um diâmetro externo de cerca de 8-14”. Esse canal é conectado a uma árvore de teste submarina instalada dentro do conjunto, principalmente na pilha inferior do BOP. Em caso de uma desconexão de emergência, as gavetas do BOP serão tipicamente usadas para vedar o poço e o pacote de riser marinho inferior do BOP será desconectado da pilha baixa, desconectando assim o riser e o canal de alta pressão. As árvores de teste submarinas normalmente possuem um componente de cisalhamento que é alinhado com uma gaveta de cisalhamento da pilha inferior do BOP. Esta gaveta de cisalhamento é usada para cortar a árvore de teste submarina no caso de uma emergência, liberando assim o canal de alta pressão do que é tipicamente a parte principal da árvore abaixo do componente de cisalhamento.

[0009] A seguir, o termo coluna tubular de alta pressão (high pressure, HP) será usado como um termo comum para um riser de completação, como usado para árvores de natal verticais ou um canal de alta pressão, como usado com árvores de natal horizontais.

[0010] Como parte dos procedimentos de desconexão de emergência, tubulações e/ou componentes podem ser cortados abaixo do ponto de desconexão dos componentes submarinos, ou seja, geralmente abaixo do EDS no caso de uma árvore de natal vertical e abaixo do ponto de desconexão do LMRP no caso de uma árvore horizontal. Para evitar que o movimento lateral desses tocos (stumps) abaixo do ponto de desconexão no momento da desconexão (por exemplo, tocos salientes no LRP ou pilha inferior ao desconectar o EDP ou o LMPR, respectivamente) danifique o equipamento submarino (por exemplo, LRP ou pilha inferior do BOP), é desejável levantar a coluna tubular de alta pressão desconectada o suficiente para permitir que esses tocos se soltem do equipamento submarino que permanece no fundo do mar. Ao mesmo tempo, é desejável evitar um recuo descontrolado ascendente da coluna tubular de alta pressão desconectada subitamente. Para este fim, o sistema tensor de riser pode ser fornecido com uma válvula de antirrecuo que é configurada, no caso de uma desconexão de emergência, para fazer com que os cilindros hidráulicos do sistema tensor de riser puxem para cima o anel de tensão de riser e, assim, a coluna de riser de completação ou riser submarino, por uma certa quantidade, de uma forma controlada, evitando um recuo descontrolado ascendente, já que isto poderá danificar o equipamento ou estruturas a bordo. Por exemplo, a Patente US 8.157.013 descreve um exemplo de um sistema tensor com controle de recuo.

[0011] No entanto, o arranjo de antirrecuo acima tem um número de desvantagens:

[0012] Em primeiro lugar, o arranjo acima não fornece uma proteção de recuo suficiente para as partes do sistema de içamento, por exemplo, um top drive, que carregue a carga da porção superior da coluna de riser que se estende para cima a partir do anel de tensão do riser. Para este fim, uma estrutura de tensão adicional do riser pode ter que ser instalada acima do piso de perfuração e abaixo do top drive ou gancho do sistema de içamento. Por exemplo, o documento US 2014/0331908 divulga uma estrutura de tensão incluindo uma válvula antirrecuo. No entanto, essa solução aumenta a complexidade do sistema. Seria, portanto, desejável fornecer um sistema menos complexo.

[0013] Em segundo lugar, o sistema tensor de riser normalmente é dimensionado de modo que pode suportar o peso e dimensões externas de uma coluna de riser submarino que é usado durante a fase de perfuração. Porque a coluna de completação do riser é geralmente consideravelmente menor e mais leve, o sistema tensor de riser superdimensionado pode induzir estresse indesejado nos equipamentos submarinos e/ou pode exigir adaptação quando usado com uma coluna de riser de completação. Como os cilindros hidráulicos do sistema tensor riser normalmente são dispostos simetricamente para apoiar uniformemente a carga transportada pelo anel de tensão de riser, normalmente não é desejável desconectar cilindros individuais, já que isto iria causar uma distribuição menos simétrica das forças. Em terceiro lugar, a estrutura de tensão compensadora muitas vezes terá que trabalhar em uníssono com os tensores de riser que requerem instalação e testes. Em quarto lugar, os controles para a estrutura de tensão de compensação são tipicamente controles separados dos controles para os tensores de riser que são tipicamente controlados pelo perfurador que por sua vez pode ser uma fonte de descoordenação. Finalmente, a altura de elevação limitada da sonda pode representar um problema para algumas sondas de perfuração na aplicação de uma estrutura de tensão de compensação, uma vez que a estrutura deve ser levantada para permitir espaço suficiente para se afastar no caso de ondas mais altas ou de um desvio da posição. Em alguns casos, a árvore de fluxo de superfície montada na extremidade da coluna tubular de alta pressão também requer uma altura adicional da estrutura que tende a aumentar à medida que a pressão e a temperatura no poço aumentam.

[0014] Assim, seria desejável fornecer um sistema mais facilmente escalável, simples e/ou seguro.

SUMÁRIO

[0015] São divulgadas neste documento modalidades de uma sonda de perfuração offshore compreendendo: - um piso de perfuração que define um centro do poço; - um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna tubular para baixo, através do centro do poço e para o fundo do mar e para aplicar uma força de elevação a uma coluna tubular que se estende através do centro do poço e do fundo do mar, - um sistema antirrecuo configurado para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da plataforma de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular, evitando danos no sistema de içamento.

[0016] Assim, em modalidades da plataforma de perfuração divulgada neste documento, o sistema antirrecuo é integrado no sistema de compensação passiva de sistemas de içamento, evitando assim a necessidade de utilizar funcionalidades antirrecuo separadas em uma estrutura de tensão acima do piso de perfuração. Em casos onde a coluna tubular é um CWOR conectado a uma árvore de natal vertical ou um canal de alta pressão conectado a uma árvore de teste submarina, a omissão de potencial de uma estrutura de tensão compensada pode fornecer diversas vantagens tais como tempo de montagem e desmontagem da sonda, redução de custos e/ou aumento da segurança devido a um sistema de controle simplificado devido à omissão de algumas ou todas as implicações do uso de uma estrutura de tensão compensadora discutida acima.

[0017] Em algumas modalidades, a força de elevação é suficientemente grande para suportar pelo menos uma parte maioritária de um peso aparente da coluna tubular. No caso de uma instalação CWOR, a aplicação de tensores de riser (submarinos) para suportar parte da carga de um CWOR pode ser reduzida ou evitada, preferencialmente deixando o sistema de içamento substancial fornecer a carga exigida da coluna. Isso pode aumentar a segurança e/ou reduzir o custo devido a um sistema de controle simplificado, onde o antirrecuo é aplicado de forma suficiente a partir de uma única posição.

[0018] Suportar o peso aparente pode ser compreendido como fornecer a força ascendente necessária ou puxar a coluna tubular para operar a coluna tubular para completação ou recondicionamento das operações. Normalmente, todos os componentes acima do ponto de desconexão em uma desconexão de emergência são colocados em tensão ou em excesso. Para uma árvore de natal vertical, isso significa que o peso aparente da coluna é o peso (considerando a flutuabilidade) da CWOR e da EDP, incluindo quaisquer fluidos na CWOR, bem como overpull (margem de segurança para projeção de um cabo de tração) suficiente. Para uma árvore de natal horizontal, o riser submarino é manipulado pelo sistema de tensão do riser independentemente do sistema de içamento, portanto o peso aparente da coluna é o peso (considerando a flutuabilidade) do canal de alta pressão e a parte da árvore de teste submarina acima do componente de cisalhamento, bem como sobre overpull excessivo. Em algumas modalidades, um overpull suficiente é de 10 toneladas ou mais, tal como 20 toneladas ou mais, tal como 30 toneladas ou mais, tal como 40 toneladas ou mais. Em algumas modalidades, o peso aparente é de pelo menos 100 toneladas, como pelo menos 200 toneladas, como 300 toneladas, como 400 toneladas, como pelo menos 500 toneladas, como pelo menos 600 toneladas, como pelo menos 700 toneladas, tais como pelo menos 800 toneladas, como pelo menos 1000 toneladas. Em algumas modalidades, o peso aparente suportado pelo sistema de içamento sozinho ou em combinação com tensores de riser pode ser maior do que o peso da coluna de CWOR ou do canal de alta pressão menos qualquer flutuação, tal como 110% desse peso ou mais, como 120% ou mais, como 150% ou mais, como 200% ou mais, como 300% ou mais, como 400% ou mais, como 500% ou mais.

[0019] Assim, quando a carga suspensa do sistema de içamento das modalidades da plataforma de perfuração divulgada neste documento é subitamente reduzida - por exemplo, devido a uma desconexão de emergência onde o tubo é cortado - o sistema de içamento da plataforma de perfuração fornece uma elevação que é suficiente para limpar quaisquer tubos, componentes, tubulares de alta pressão e/ou risers de completação para fora e a partir dos equipamentos submarinos remanescentes no fundo do mar após a desconexão, evitando danos ao sistema de içamento, por exemplo, devido a um cilindro de elevação hidráulico sendo afastado com força. Depois que uma elevação suficiente foi fornecida, é preferível que o sistema de içamento reduza o içamento ao invés de parar abruptamente para evitar os efeitos do pêndulo na carga conectada. Em modalidades da plataforma de perfuração divulgada neste documento, a resposta de elevação é assim embutida no próprio sistema de içamento primário, isto é, um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna de perfuração através do centro do poço e para o fundo do mar. Modalidades do sistema antirrecuo fazem com que o sistema de içamento eleve a coluna tubular de uma maneira controlada, evitando ao mesmo tempo um recuo ascendente descontrolado. Tal recuo ascendente descontrolado pode, de outro modo, fazer com que os cilindros do sistema de içamento caiam e/ou causem danos que possam ocorrer devido ao conjunto ser puxado muito rapidamente, induzindo um efeito ioiô e a carga subsequente gerada por este. Assim, o sistema antirrecuo pode ser configurado para controlar, por exemplo, limitar a velocidade pela qual a coluna tubular é levantada. Em alternativa ou adicionalmente, o sistema antirrecuo pode ser configurado para controle, por exemplo, limitar a altura, pela qual a coluna tubular é gerada, por exemplo, a uma altura máxima menor do que um comprimento máximo de um cilindro do sistema de içamento.

[0020] Além disso, as modalidades da plataforma de perfuração descritas neste documento fornecem um sistema escalável, uma vez que muitos sistemas de içamento são capazes de ser configurados para lidar com diferentes faixas de carga. Por exemplo, os sistemas de elevação hidráulicos compreendem tipicamente uma pluralidade de cilindros que podem ser seletivamente trazidos para um estado operacional e um estado passivo/desacoplado, de modo que a capacidade de elevação do sistema de içamento pode ser adaptada aos valores desejados. Outra configuração é um compensador passivo que possui quantidades selecionáveis de APVs/NPVs, de modo que a carga e a precisão do sistema possam ser ajustadas.

[0021] O piso de broca do termo normalmente se refere a uma área de trabalho na proximidade imediata do centro do poço; é o local de trabalho principal para a tripulação da sonda e/ou máquinas com funções semelhantes, tais como os plataformistas. O piso de perfuração compreende normalmente uma mesa rotativa que define o centro do poço. O piso de perfuração está normalmente localizado no menor convés acima do sistema "diverter". Os sistemas diverter para embarcações de perfuração offshore são normalmente fornecidos abaixo da mesa rotativa da sonda de perfuração. Tal sistema diverter fornece uma linha de ventilação e garante que o fluxo de uma coluna tubular possa ser direcionado para longe da sonda de perfuração. Daí, em algumas modalidades, a embarcação de perfuração offshore é composta por um sistema diverter sob o centro do poço.

[0022] O termo "centro do poço" refere-se a um orifício no piso de perfuração através do qual a sonda de perfuração está configurada para abaixar os tubulares em direção ao fundo do mar e, em particular, através do qual os tubulares podem ser baixados até o fundo do mar. Um centro de poço às vezes também é chamado de centro de perfuração. Será apreciado que a sonda de perfuração pode compreender múltiplos centros de poços e/ou orifícios adicionais, por exemplo, caixas de passagem e outros orifícios que podem, por exemplo, ser utilizados para construir suportes tubulares mas através dos quais a sonda de perfuração não pode baixar tubulares até o leito do mar e/ou através dos quais a sonda de perfuração não pode realizar perfurações no fundo do mar, por exemplo, por falta de um sistema disposto para girar uma coluna de perfuração com força suficiente, como um top drive ou uma mesa rotativa. Em algumas modalidades, tal orifício adicional é um orifício no convés do piso de perfuração através do qual a sonda de perfuração não pode avançar uma coluna de perfuração através de um sistema de riser. Em algumas modalidades, um centro de poço é diferenciado de um orifício adicional por ter um compartimento de desvio e/ou desviador disposto abaixo de modo que a coluna de perfuração passada através do centro do poço se estende através do referido compartimento de desvio ou desviador. Em algumas modalidades, a sonda de perfuração é uma sonda de atividade dupla (ou até múltipla) onde mais de uma operação de perfuração principal ou auxiliar pode ser realizada através de dois ou até mais centros de poços separados.

[0023] O sistema de içamento é configurado para elevar ou abaixar os tubulares através de um centro do poço no piso de perfuração. Exemplos de sistemas de içamento incluem sistemas de içamento de guincho de perfuração e sistemas de içamento hidráulico.

[0024] A embarcação de perfuração pode ainda compreender um ou mais top drives e/ou outro equipamento para conferir torque a uma coluna de perfuração. Normalmente, o sistema de içamento é composto por um top drive operável para dar um torque na coluna tubular, por exemplo, durante as operações de perfuração. O top drive é disposto de forma móvel acima do piso de perfuração, operável para ser movido para cima e para baixo enquanto avança em uma coluna tubular. Para este fim, o top drive pode ser anexado de modo móvel a uma estrutura de suporte de perfuração, tal como uma torre, mastro ou semelhante, por exemplo, através de uma guia de condução. O top drive pode ser disposto para ser levantado e abaixado pelo sistema de içamento. Uma extremidade superior da coluna tubular pode ser conectada ao top drive de modo a permitir que o top drive transmita um torque na coluna tubular e/ou de modo a permitir que uma conexão de fluido seja estabelecida entre a coluna tubular e uma mangueira, tubo ou outro conector tubular do top drive. Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para controlar uma força de elevação que age acima do top drive ou mesmo acima do gancho, ou seja, uma força de elevação que eleva o top drive e/ou gancho e a coluna tubular. Desta maneira, o gancho e/ou top drive podem estar em conexão mecânica direta com um canal de CWOR ou de alta pressão durante um processo de completação ou de recondicionamento enquanto os hidrocarbonetos fluem para a superfície. A conexão mecânica direta é entendida como uma conexão mecânica com uma transferência direta substancial de forças, em oposição a uma configuração com cilindros de compensação ou outros conectores flexíveis como parte da conexão.

[0025] Em algumas modalidades, o sistema de içamento é um sistema de içamento hidráulico compreendendo um ou mais cilindros de içamento hidráulicos configurados para fornecer uma força de elevação. Em particular, um sistema de içamento hidráulico pode compreender dois conjuntos de cilindros de içamento espaçados, cada conjunto compreendendo um ou mais cilindros. Os cilindros são às vezes também chamados de gavetas. As linhas de içamento podem ser cabos de comprimento fixo e paralelos com uma extremidade ancorada em uma estrutura de suporte adequada, por exemplo, no piso de perfuração; esta extremidade também sendo referida como cabo morto e o ponto de ancoragem sendo referido como a âncora do cabo morto. A outra extremidade das linhas de içamento transporta o top drive e/ou a guia e qualquer carga suspensa pelo sistema de içamento, por exemplo, uma coluna tubular suspensa abaixo do top drive e pode ser chamada de extremidade de içamento ou extremidade do gancho. Nesta extremidade, as linhas de içamento podem ser conectadas a um gancho, um cabeçote flutuante ou outro transportador de carga adequado ou diretamente para o top drive. As linhas de içamento são conduzidas sobre uma ou mais roldanas dispostas de maneira móvel, por exemplo, roldanas de cabeçote que transformam o empurrão dos cilindros de içamento em uma força de elevação ascendente, para a guia e/ou o top drive e para a carga suspensa. Em algumas modalidades, uma catarina pode ser aplicada, em vez de um movimento direto da linha de içamento. Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para controlar o fluxo de fluido entre os referidos cilindros de içamento e um reservatório do fluido.

[0026] Em algumas modalidades, o sistema de içamento é um sistema de içamento de guincho de perfuração. Um guincho de perfuração fornece a potência para elevação, girando o tambor do guincho de perfuração no qual a linha de içamento é enrolada e controla a frenagem do tambor quando cargas (como uma coluna de perfuração, um BOP ou uma coluna de perfuração) são baixadas em direção ao fundo do mar. A linha de içamento é conduzida para um bloco de coroamento que é a seção estacionária de um bloco e aparelho de cabos de polias que contém um conjunto de polias ou roldanas através das quais a linha de içamento é rosqueada ou tramada, estando oposta e acima da catarina. Para um sistema de içamento de guincho, o transportador de carga é suspenso por uma parte da catarina. Observe que, independentemente da forma da conexão com a linha de içamento ou catarina, essa conexão é geralmente chamada de gancho. Em algumas modalidades, o sistema de içamento de guincho de perfuração compreende um compensador de coroa (ou compensador montado na parte superior) formado por um conjunto compensador de coroa e seus controles. Em algumas modalidades, o conjunto compreende um ou mais cilindros hidráulicos de compensação da coroa que são aplicados para elevar ou abaixar o bloco da coroa e, assim, fornecer uma compensação do esforço. Em algumas modalidades, uma função antirrecuo é implementada no sistema de içamento através do compensador de coroa, por exemplo, em alguma modalidade, o sistema antirrecuo está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa. Semelhante ao sistema de elevação hidráulico, algumas modalidades do sistema antirrecuo compreendem uma válvula antirrecuo e um reservatório de fluido conectados de forma fluida através da referida válvula antirrecuo ao um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa. Outros tipos de sistemas para fornecer a função antirrecuo acima do gancho podem também ser adequados, tais como um compensador hidráulico no cabo morto ou similar. É preferencialmente uma função hidráulica, uma vez que tais funções são tipicamente menos sensíveis a apagões devido à energia hidráulica armazenada, mas uma função antirrecuo eletricamente implementada (por exemplo, no sistema de controle para o sistema de içamento) pode ser adequada.

[0027] Em algumas modalidades, o compensador da coroa tem um modo de operação onde os cilindros hidráulicos de compensação da coroa são travados (por vezes referidos como “na viga”), permitindo assim que o bloco de coroa apresente uma carga maior do que o compensador está classificado, quando este realiza compensação. Em algumas modalidades, é preferível que todo o peso (ou tensão) aparente da coluna tubular seja fornecido pelo sistema de içamento e, assim, seja transportado pelo bloco da coroa. Isso pode exigir o aprimoramento da capacidade de carga do compensador da coroa. Em algumas modalidades, a classificação de carga do compensador de coroa (ou seja, a carga permitida no gancho) no modo de compensação ativa é de 500 toneladas ou mais, como 700 toneladas ou mais, como 800 toneladas ou mais, como 900 toneladas ou mais, como 1000 toneladas ou mais, como 1200 toneladas ou mais. Em algumas modalidades, a classificação de carga do compensador de coroa no modo de compensação ativo é igual à capacidade de carga do bloco de coroa.

[0028] O requisito de carga normalmente aumenta com a profundidade da água, de modo que, em algumas modalidades, o peso aparente é para operações de completação ou de recondicionamento em uma profundidade de água de 500 metros ou mais, como 1000 metros ou mais, como 1500 metros ou mais, como 2000 metros ou mais, como 2500 metros ou mais, como 3000 metros ou mais.

[0029] Ao longo deste pedido, o sistema de içamento é um sistema de içamento que faz parte da capacidade de perfuração da sonda de perfuração através de um centro de poço, ou seja, para baixar a coluna de perfuração até o fundo do mar e perfurar poços para hidrocarbonetos. Se a sonda de perfuração compreender mais do que uma estação de perfuração (por exemplo, um centro de poço principal e auxiliar), o sistema de içamento é, em alguma modalidade, o sistema de içamento para perfuração e construção de poços através do centro de poço principal e em algumas modalidades para os orifícios superiores de perfuração no centro do poço auxiliar.

[0030] Em algumas modalidades, o sistema de içamento compreende um sistema de compensação de elevação. O sistema de compensação de elevação pode ser um sistema de compensação de elevação ativo, um sistema de compensação de levantamento passivo ou uma combinação dos mesmos. O sistema antirrecuo pode ser integrado no referido sistema de compensação passivo. Em algumas modalidades, o sistema de compensação utiliza os cilindros de içamento do sistema de içamento hidráulico. Em outras modalidades, o cabo morto da linha de içamento é conectado a uma estrutura de suporte da sonda de perfuração por meio de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação diferentes dos cilindros de içamento principais do sistema de içamento hidráulico. Em tal modalidade, o sistema antirrecuo pode ser operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação. Ainda em outras modalidades, um sistema de compensação de elevação pode utilizar os cilindros de içamento principais e separar os cilindros de compensação de elevação. Por conseguinte, em algumas modalidades, o sistema antirrecuo compreende uma válvula antirrecuo e um reservatório de fluido conectado fluidamente através da referida válvula antirrecuo a um ou mais cilindros de içamento e/ou um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação.

[0031] Uma válvula antirrecuo pode ser uma válvula tendo um estado aberto e um fluxo reduzido ou estado sufocado. Quando no estado de fluxo reduzido ou sufocado, o fluxo através da válvula antirrecuo é menor do que o fluxo permitido no estado aberto. A válvula antirrecuo é operável para fechar de uma maneira controlada, pelo que o sistema de compensação irá abrir totalmente ou fechar, dependendo da configuração, em vez de bloquear imediatamente assim que o peso reduzido for registrado. Quando no estado aberto, o trajeto de fluxo principal é aberto. Quando ativado, a válvula antirrecuo pode rapidamente desligar o trajeto de fluxo principal, por exemplo, por meio de uma válvula de desligamento convencional, deixando o trajeto de fluxo secundário aberto. Como alternativa a válvula antirrecuo pode definir um trajeto de fluxo principal. Quando ativada, a válvula antirrecuo pode fornecer um fechamento incompleto do trajeto de fluxo principal, deixando assim um trajeto de fluxo residual reduzido ou sufocado.

[0032] Assim, quando uma válvula antirrecuo está localizada entre um reservatório de fluido e um cilindro hidráulico de um sistema de içamento que transporta uma carga e quando a válvula antirrecuo é ativada em resposta a uma perda súbita da carga, o cilindro pode se estender ou retrair de forma controlada, por exemplo, até que o fim do curso seja atingido, até que o fluxo de fluido de/para o cilindro seja desligado por uma válvula de controle ou válvula de fechamento ou até que um novo equilíbrio seja atingido. Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para controlar o sistema de içamento para levantar a coluna tubular de alta pressão por uma altura mínima pré- determinada, evitando um recuo ascendente descontrolado da coluna tubular de alta pressão. Em algumas modalidades, a altura predeterminada é entre 1 m e 15 m, tal como entre 1 m e 10 m, tal como entre 2 m e 5 m, tal como entre 3 m e 4 m. O sistema antirrecuo pode ser configurado de modo que o levantamento da coluna tubular seja controlado tal que a velocidade do levantamento não exceda um limite predeterminado. Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para controlar o sistema de içamento para elevar a coluna tubular de alta pressão em pelo menos uma altura mínima, evitando o recuo ascendente descontrolado do top drive ou gancho do sistema de içamento. Em algumas modalidades, a altura mínima é entre 1 m e 15 m, tais como entre 1 m e 10 m, tais como entre 2 m e 5 metros, tais como entre 3 m e 4 m. Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para obter a altura mínima predeterminada em primeira velocidade e depois continuar o levantamento, por exemplo, para a altura máxima do gancho em uma segunda velocidade inferior a primeira velocidade. Em algumas modalidades, a primeira velocidade é mais de 2 vezes superior à segunda velocidade, tal como mais de 3 vezes, tal como mais de 5 vezes, tal como mais de 10 vezes mais rápido.

[0033] Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para: - detectar a posição do curso de um cilindro - por exemplo, um cilindro de levantamento principal do sistema de içamento ou um cilindro de um sistema de compensação de elevação -, e para -permitir que o pistão do cilindro se mova enquanto restringe cada vez mais o cilindro de se afastar da parada final.

[0034] Durante a operação normal, o comprimento do sistema de riser pode ser ajustado para que o cilindro seja colocado próximo ao curso médio para garantir que a compensação de içamento pode ser executada. Tal sistema antirrecuo pode, portanto, incluir uma unidade de controle configurada para detectar a posição do curso e para controlar a válvula antirrecuo. Os componentes eletrônicos podem ser protegidos por um no-break.

[0035] Em comparação, uma válvula de interrupção de fluxo fecha quase imediatamente. Essas válvulas são geralmente usadas em cilindros de tensão do riser onde vários cilindros seguram o riser. Se um cabo conectando o cilindro e o riser se rompe, o cabo poderia causar um dano significativo e, em particular, se o cilindro for permitido a se afastar de maneira abrupta, isto também poderá causar danos ao cilindro.

[0036] Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo pode usar uma válvula de interrupção de fluxo gradual, onde algum tipo de temporização garante que o cilindro se afaste de um certo comprimento. No entanto, em algumas situações isso pode ser menos preferível, porque a distância suficiente e segura pode depender da posição de elevação e de quão grandes são os movimentos de elevação. Por outro lado, tal sistema pode ser fácil de fazer como uma solução puramente mecânica sem a necessidade de componentes eletrônicos e energia.

[0037] Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para permitir que um cilindro se afaste de pelo menos 30% de seu comprimento de curso máximo, como pelo menos 50%, como pelo menos 70%, como pelo menos 90%. Para impedir que o cilindro seja danificado, o sistema antirrecuo pode ser configurado para permitir que um cilindro se afaste não mais de 95% de seu comprimento de curso máximo, tal como não mais de 90%, tal como não mais de 80%.

[0038] Sem um sistema antirrecuo, uma redução repentina da carga suspensa, por exemplo, devido a uma desconexão de emergência, causaria um movimento repentino ascendente da coluna tubular suspensa do sistema de içamento e, onde aplicável, do top drive. Sem um sistema antirrecuo, a redução repentina da carga envolveria o sistema de içamento para puxar a carga ainda suspensa para cima à medida que a força de elevação aplicada anteriormente é subitamente muito grande para manter a carga ainda suspensa estacionária. Isso faria com que as partes que transportam carga do sistema de içamento, qualquer top drive superior e a carga ainda suspensa subissem subitamente de forma descontrolada. Para o propósito da presente descrição, este movimento ascendente repentino é referido como recuo.

[0039] Em algumas modalidades, o sistema antirrecuo é configurado para ser seletivamente operável em um modo antirrecuo e em um modo de interrupção imediata; em que o sistema antirrecuo é configurado, quando operado no modo antirrecuo, para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da plataforma de perfuração, o sistema de içamento levante a coluna tubular, evitando o recuo ascendente descontrolado da coluna tubular; e quando operado no modo de bloqueio imediato, faça com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da plataforma de perfuração, o sistema de içamento impeça substancialmente qualquer recuo ascendente da coluna tubular. Prevenir substancialmente qualquer recuo ascendente pode compreender o recuo limitante para menos de 1 m. Para este fim, o sistema antirrecuo pode compreender uma válvula de bloqueio além da válvula antirrecuo. Alternativamente, a válvula antirrecuo pode ser configurada para ser operada em um modo antirrecuo e em um modo de desligamento imediato. Por exemplo, em modalidades onde a válvula antirrecuo é composta por um trajeto de fluxo secundário reduzido, a válvula antirrecuo pode incluir uma válvula adicional operável para fechar o trajeto de fluxo secundário reduzido.

[0040] Em algumas modalidades, a sonda de perfuração é configurada para executar operações de completação e/ou intervenção de poço com um sistema de riser de recondicionamento de completação suspenso do sistema de içamento, de forma que o sistema de içamento leve pelo menos a maioria do peso aparente do sistema de riser de recondicionamento de completação, como pelo menos 70% do peso aparente, como pelo menos 80% do peso aparente, tal como pelo menos 90% do peso aparente, tal como substancialmente o peso aparente de uma coluna de riser de completação e de equipamento submarino conectado à coluna de riser de completação. Será apreciado que a carga suspendida pelo sistema de içamento pode ser a carga causada pelo peso aparente do sistema de riser de recondicionamento de completação, ou seja, o peso reduzido pela porção do peso real em repouso no fundo do mar.

[0041] Em algumas modalidades, a sonda de perfuração compreende ainda um aparelho de detecção de recuo configurado para detectar uma diminuição repentina na carga suspensa. Por exemplo, o aparelho de detecção de recuo pode compreender um ou mais sensores, por exemplo, um sensor para medir a velocidade dos movimentos do pistão dos cilindros de içamento e/ou cilindros de compensação de elevação, um sensor que mede a carga suspensa do sistema de içamento, um sensor medindo uma pressão nos cilindros de içamento ou cilindros de compensação de elevação e/ou semelhantes. Uma mudança repentina em um ou mais destes parâmetros detectados, portanto, pode ser utilizada como um indicador para uma súbita diminuição na carga. Por exemplo, uma velocidade do pistão excedendo um limite predeterminado pode ser usada como um indicador de uma redução súbita da carga. Do mesmo modo, uma redução de uma carga medida acima de um limite predeterminado dentro de um período de tempo predeterminado pode ser usada como um indicador de uma redução súbita da carga. Em algumas modalidades, o sistema de detecção de recuo pode receber um sinal de controle de um sistema de desconexão de emergência, onde o sistema de controle é indicativo da ativação do sistema de desconexão de emergência. Em algumas modalidades, uma redução repentina da carga pode ser uma redução da carga em pelo menos um peso limite predeterminado dentro de um intervalo de tempo predeterminado. Por exemplo, o peso limite pode ser de 10% da carga suspensa, por exemplo, 20%, por exemplo, 30%, por exemplo, 40%, por exemplo, 50% ou até mais. O intervalo de tempo pode depender das características do sistema de cisalhamento usado para uma desconexão de emergência. Em algumas modalidades, o intervalo de tempo pode ser definido para 500 ms, tal como 100 ms ou outro valor adequado.

[0042] Como mencionado acima, um sistema de riser de recondicionamento de completação pode incluir uma coluna de riser de completação, ou seja, uma coluna de juntas de riser de completação que se estende de maneira descendente ao fundo do mar. O sistema de riser de recondicionamento de completação pode compreender ainda o equipamento submarino conectado proximal à extremidade inferior da coluna de riser de completação. Durante a operação, os equipamentos submarinos podem, pelo menos parcialmente, repousar no fundo do mar e serem conectados a uma cabeça de poço que se estende para a formação sob o fundo do mar. Os equipamentos submarinos podem incluir uma árvore submarina conectada em uma extremidade inferior de uma coluna de riser de completação. A árvore submarina pode ser posicionada no fundo do mar e ser conectada à cabeça do poço que se estende para a formação sob o fundo do mar. A árvore submarina pode incluir um dispositivo operável para desconectar a coluna de riser de completação de pelo menos uma parte inferior da árvore submarina. Em algumas modalidades, uma porção superior da árvore submarina também pode ser desconectada da parte restante da parte inferior da árvore submarina e permanecer conectada à extremidade inferior da coluna de riser de completação. Em particular, a árvore submarina pode compreender um pacote de riser inferior e um pacote de desconexão de emergência que juntos são operáveis para realizar uma operação de desconexão de emergência. Durante uma operação de desconexão, o pacote de desconexão de emergência pode permanecer conectado à extremidade inferior da coluna de riser de completação desconectada. Por exemplo, o pacote de riser inferior pode funcionar como um elemento de barreira de poço enquanto o pacote de desconexão de emergência fornece desconexão rápida do riser, por exemplo, em caso de desvio/desligamento da embarcação ou em outras situações que possam exigir desconexão rápida. A árvore submarina pode compreender outros componentes, tais como uma árvore de fluxo de superfície.

[0043] A sonda de perfuração offshore pode ser implementada em uma embarcação de perfuração offshore, como navio de perfuração, semissubmersível ou outra forma de embarcação de perfuração. Geralmente, a embarcação pode ser oblonga com duas extremidades - um arco e uma popa. O navio pode incluir um casco e uma superestrutura de embarcação se estendendo de modo ascendente acima do casco. Em algumas modalidades, a embarcação é composta por uma seção de meia nau entre as extremidades. O casco da embarcação normalmente define um convés principal do qual a piscina se estende para baixo. A embarcação compreende tipicamente uma piscina que define uma abertura no casco para o mar através da qual o equipamento pode ser baixado do chão de perfuração para o fundo do mar, de modo a permitir a operação de perfuração no leito do mar para acesso a reservatórios de hidrocarbonetos. Particularmente, a piscina se estende tipicamente para baixo a partir do convés principal da embarcação e para a massa de água em que a embarcação opera. A sonda de perfuração pode ainda compreender uma ou mais estruturas de suporte de perfuração, tais como uma torre, um mastro e/ou semelhante.

[0044] As modalidades da sonda de perfuração divulgadas neste documento evitam a necessidade de um sistema tensor de riser abaixo do piso de perfuração durante as operações de completação e/ou intervenção do poço quando usando um riser de completação. Modalidades da sonda de perfuração descritas neste documento evitam a necessidade de modificar um anel de tensão do riser (quando se usa um riser de completação) que é normalmente usado para risers marinhos de modo que seja compatível com uma coluna riser de completação. Particularmente, a sonda de perfuração pode ainda compreender um sistema tensor de riser disposto sob o piso de perfuração e um sistema de economia de deslocamento operável para mover o sistema tensor de riser entre uma posição operacional alinhada com o centro do poço e uma posição de instalação deslocada do centro do poço. A sonda de perfuração pode ser operável para executar operações de completação e/ou intervenção de poço com uma coluna de riser de completação do sistema de içamento e com o sistema tensor de riser posicionado na referida posição de instalação ou com o sistema tensor de riser desconectado do CWOR. Como com tensores de riser em linha ou tensores de riser de wireline desconectados do CWOR. No caso da instalação com uma árvore de natal horizontal, o sistema tensor de riser normalmente será aplicado para fornecer tensão para o riser marinho que hospeda o canal de alta pressão.

[0045] Modalidades da sonda de perfuração descritas neste documento reduzem ainda mais a altura de gancho requerida que, de outro modo, seria necessária para a instalação de uma estrutura de tensão de compensação abaixo do top drive.

[0046] A presente divulgação refere-se a diferentes aspectos incluindo a sonda de perfuração offshore descrita acima e, a seguir, aspectos adicionais de uma embarcação de perfuração e modos e/ou produtos correspondentes. Cada aspecto pode produzir um ou mais dos benefícios e vantagens descritos em relação a um ou mais dos outros aspectos e cada aspecto pode ter uma ou mais modalidades com todos ou apenas alguns dos recursos correspondentes as modalidades descritas em conexão com um ou mais dos outros aspectos divulgados na reivindicação acrescentada.

[0047] Em particular, são divulgadas neste documento modalidades de um método para operação de uma sonda de perfuração offshore, compreendendo um piso de perfuração que define um centro de poço, um sistema de içamento configurado para elevar e/ou abaixar uma coluna tubular através do centro do poço; em que o método compreende: - suspender uma coluna tubular de alta pressão do sistema de içamento, a coluna tubular de alta pressão se estendendo através do centro do poço e para baixo até ao fundo do mar; - detectar uma redução súbita de uma carga suspensa do sistema de içamento; - controlar o sistema de içamento para elevar a coluna tubular de alta pressão, evitando danos ao sistema de içamento.

[0048] Em algumas modalidades, o método compreende suspender pelo menos uma maior parte do peso aparente de um sistema de riser de recondicionamento de completação do sistema de içamento com as vantagens citadas acima.

[0049] Particularmente, modalidades do método descrito neste documento podem ser utilizadas para operar modalidades da sonda de perfuração offshore divulgada neste documento.

[0050] Em algumas modalidades, o sistema de içamento compreende um ou mais cilindros hidráulicos e em que o controle compreende o controle do fluxo de fluido entre um reservatório de fluido e um ou mais cilindros hidráulicos. Em algumas modalidades, o sistema de içamento é um sistema de içamento de guincho de perfuração compreendendo um ou mais cilindros hidráulicos compensadores e o controle compreende o controle de fluxo de fluido entre um reservatório de fluido e os um ou mais cilindros hidráulicos compensadores de coroa.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0051] Os objetos acima e/ou adicionais, características e vantagens das modalidades e aspectos da presente invenção serão melhor elucidados pela seguinte descrição detalhada ilustrativa e não limitativa com referência às figuras anexas, em que:

[0052] A FIG. 1 ilustra uma modalidade de uma embarcação de perfuração offshore;

[0053] A FIG. 2a-d ilustra componentes de uma modalidade de uma plataforma de perfuração offshore com um sistema de içamento hidráulico; e

[0054] A FIG. 3a-c ilustra componentes de outra modalidade de uma sonda de perfuração offshore com um sistema de içamento de guincho de perfuração.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0055] Na descrição a seguir, é feita referência às figuras anexas, que mostram, a título de ilustração, como a invenção pode ser praticada.

[0056] A FIG. 1 ilustra uma modalidade de uma embarcação de perfuração offshore. A embarcação de perfuração offshore da FIG. 1 é um navio de perfuração com um casco 101, uma piscina 102, um convés principal 115, um convés de piso de perfuração 107 e superestruturas 197 e 106 que se estendem acima do casco e acima do convés principal. A superestrutura 197 está localizada na porção de meia nau da embarcação e se estende acima da piscina. A superestrutura 197 serve como uma subestrutura que suporta o piso de perfuração e um mastro de dupla atividade 104.

[0057] O convés de piso de perfuração 107 está localizado a um nível acima do convés principal e atravessa a piscina 102 que é formada no casco do navio de perfuração. O convés de piso de perfuração 107 compreende dois furos que definem respectivos centros de poço 123 localizados ao lado do mastro de atividade dupla 104. O mastro de atividade dupla 104 estende-se para cima a partir do convés de piso de perfuração 107 e compreende duas porções de mastro dispostas lado a lado, de modo que ambas estejam localizadas no mesmo lado em relação aos centros do poço. Cada porção de mastro acomoda um sistema de içamento, cada um para baixar uma coluna de perfuração através de um dos respectivos centros de poço 123 e através da piscina 102 em direção ao fundo do mar. No exemplo da FIG. 1, o sistema de içamento é um sistema de içamento hidráulico compreendendo cilindros de içamento hidráulicos 112 que se estendem para cima em relação ao convés do piso de perfuração 107 e que estão dispostos para elevar e abaixar uma parelha de roldana 110 a partir da qual um top drive 111 é suspenso. Em modalidades alternativas, outros sistemas de içamento podem ser utilizados, por exemplo, um sistema de guincho de perfuração, compreendendo um motor/tambor de guincho de perfuração que pode ser posicionado em um local adequado na sonda de perfuração. Cada centro de poço está localizado ao lado de uma das porções de mastro e do sistema de içamento correspondente. A configuração lado a lado do mastro de atividade dupla e centros de poço permite operações duplas eficientes, fácil acesso a ambos os centros de poço e controle visual conveniente de ambos os centros de poço a partir de uma única cabine do operador de sonda. No entanto, outros modelos dos centros de poço e estruturas de suporte de perfuração são possíveis, assim como são embarcações de perfuração com apenas um sistema de içamento e centro de poço correspondente.

[0058] No exemplo da FIG. 1, um sistema de riser de recondicionamento de completação é suspenso de um dos sistemas de içamento. O sistema de riser de recondicionamento de completação compreende uma coluna tubular de alta pressão (neste caso, uma coluna de riser de completação 128) que se estende desde a embarcação de perfuração até ao fundo do mar 124. O sistema de riser de recondicionamento de completação compreende ainda uma árvore submarina conectada à extremidade inferior da coluna de riser de completação e à cabeça de poço de um poço 122 que se estende para a formação sob o fundo do mar 124. A árvore de natal submarina 121 está posicionada no fundo do mar e conectada a um pacote de desconexão de emergência 119 e a um pacote de riser inferior 120. No entanto, será apreciado que outras modalidades da árvore submarina podem compreender componentes alternativos e/ou adicionais.

[0059] O recipiente de perfuração compreende ainda um número de componentes adicionais, todos conhecidos na técnica. Estas condições incluem, mas não estão limitadas a: - uma área de armazenamento de tubos 109 para armazenamento de tubos, - uma área de armazenamento 116 para armazenar juntas de riser marinho, - uma ou mais máquinas de passadiço 108 ou equipamento de manipulação de tubo horizontal semelhante disposto para alimentar tubulares entre uma ou mais das áreas de armazenamento e os centros de poço, - outras áreas de armazenamento abaixo do convés de piso de perfuração configuradas para armazenar uma variedade de equipamentos, tais como peças de reposição, por exemplo, para bombas de lama, etc., - uma superestrutura de acomodação 106.

[0060] Uma parte do convés principal 115 da embarcação está localizada abaixo do convés de piso de perfuração e permite que o equipamento submarino pesado, por exemplo, um BOP 130 e uma árvore de natal 103 sejam movidos para a piscina sob os centros de poço a fim de permitir que esses equipamentos sejam abaixados em direção ao fundo do mar.

[0061] A FIG. 2a ilustra os componentes de uma modalidade de uma sonda de perfuração, por exemplo, uma sonda de perfuração instalada a bordo da embarcação de perfuração da FIG. 1. A sonda de perfuração é composta por um sistema de içamento hidráulico, incluindo um número de cilindros 112 que se estendem para cima em relação ao convés de piso de perfuração 107. Cada cilindro é composto por um pistão 214 cuja extremidade livre é operacionalmente acoplada a uma roldana 110, de modo que tal roldana seja levantada quando o pistão é empurrado para fora do cilindro 112 e abaixada quando o pistão se retrai dentro do cilindro 112. Em algumas modalidades, o sistema de içamento compreende dois conjuntos de cilindros de içamento, cada conjunto compreendendo um ou mais cilindros. Uma linha de içamento 213 se estende sobre a roldana 110 e transporta um top drive 111 anexado a uma extremidade livre da linha de içamento 213. A linha de içamento 213 tem um cabo morto 216 que está ancorado no piso de perfuração ou em outra estrutura de suporte adequada da embarcação de perfuração. Será apreciado que algumas modalidades podem incluir uma pluralidade de linhas de içamento. A roldana e a linha de içamento transferem a força exercida pelos cilindros hidráulicos 112 para uma força de elevação atuando no top drive 111 e em uma coluna tubular 128 suspensa pelo sistema de içamento, por exemplo, uma coluna de riser de completação.

[0062] O top drive 111 pode estar diretamente conectado a linha de içamento ou conectado a linha de içamento por meio de um transportador de carga adequado como um gancho, parelha, guia ou semelhantes. O curso dos cilindros provoca movimento ascendente/descendente do top drive, que pode ser guiado ao longo de uma estrutura de suporte de perfuração (não mostrada na FIG. 2a) através de uma guia ou outro sistema de guia adequado. O top drive fica assim posicionado entre a linha de içamento 213 e a coluna tubular 128 que é suspensa pelo sistema de içamento e o top drive 111 é operável para se mover para cima e para baixo acima do piso de perfuração 107. O top drive 111 fornece o levantamento para a coluna tubular através de uma estrutura de levantamento 230 (tal como uma estrutura de levantamento de tubulação enrolada) conectada ao top drive através de alças 229. Uma árvore de fluxo de superfície 231 está ligada à coluna tubular 128 e a carga da árvore 231 é suportada pela estrutura 230. A estrutura 230 não é compensada e, portanto, fornece uma conexão mecânica direta entre o top drive 111 e a coluna tubular 128, bem como uma conexão mecânica direta entre o gancho 227 e a coluna tubular 128.

[0063] A coluna tubular 128 é um CWOR conectado a um EDP 119, um LRP 120 e uma árvore de natal submarina (vertical) 121 montada na cabeça do poço 239.

[0064] A sonda de perfuração compreende ainda uma válvula antirrecuo 218 localizada em uma linha hidráulica 225 que se estende entre um reservatório do líquido 217 e o cilindro de içamento 112. Durante o funcionamento normal, a válvula antirrecuo 218 está em um estado aberto. Quando ocorre uma redução súbita da carga suspensa do sistema de içamento, por exemplo, devido a uma desconexão de emergência de uma coluna tubular de alta pressão de uma árvore submarina de um sistema de riser de completação, a válvula antirrecuo 218 é ativada. Para este fim, a sonda de perfuração pode incluir um sistema de controle operacional para detectar uma redução súbita da carga suspensa para ativar a válvula antirrecuo. O sistema de controle pode compreender um ou mais sensores operáveis para detectar uma redução súbita da carga, por exemplo, pela detecção da velocidade do pistão 214, pela detecção de uma alteração no peso suspenso do sistema de içamento ou através de outro sensor adequado. A ativação da válvula antirrecuo faz com que a válvula antirrecuo feche o trajeto de fluxo 225, exceto por um fluxo residual que ainda é permitido a fluir entre o reservatório de líquido 217 e o cilindro de içamento 112. Isto pode fazer com que o pistão 214 empurre para cima de uma maneira controlada e, assim, levante a parte desconectada da coluna tubular de alta pressão (neste caso, a coluna de riser de completação 218) para cima de modo a assegurar que a parte desconectada do riser de completação e qualquer tubo ou tubulação que se estende sejam liberadas de qualquer equipamento residual no fundo do mar a partir do qual a peça desconectada tenha sido desligada. Será apreciado que o sistema hidráulico para controlar os cilindros de içamento pode compreender componentes adicionais não mostrados explicitamente na FIG. 2a, como bombas, válvulas, canais adicionais, controles, etc. O reservatório de fluido 217 pode compreender um ou mais recipientes de pressão. O reservatório de fluido pode funcionar como uma "mola" passiva, de modo a fornecer compensação de elevação, pelo armazenamento e dissipação da energia associada ao movimento das ondas. Alternativamente ou adicionalmente, o reservatório de fluido 217 pode compreender um módulo de carregamento de pressão que pode compreender armazenamento de alta pressão adicional ou permitir que a pressão no cilindro de içamento 112 seja ajustada ativamente quando necessário, por exemplo para elevar ou abaixar uma coluna tubular.

[0065] Na FIG. 2a o sistema de içamento suporta o peso aparente unicamente pelos sistemas de içamento. A FIG. 2b ilustra componentes de outra modalidade da invenção semelhantes à da FIG. 2a, exceto neste caso, um conjunto de tensores de riser 226 é aplicado para suportar parte do peso aparente do CWOR. Embora este sistema possa ser mais complexo que o da FIG. 2a, este sistema pode ainda apreciar a omissão de uma estrutura de tensão de compensação.

[0066] A FIG. 2c ilustra componentes de outra modalidade da invenção semelhante à da FIG. 2a, b. Neste caso, a sonda de perfuração é aplicada para realizar uma operação de recondicionamento ou completação por meio de uma árvore de natal horizontal 121b e a coluna tubular é um canal de alta pressão 128b. A sonda e a árvore de natal 121b estão conectadas através do BOP 232 e do riser marítimo 242 até o diverter 241. A tensão para o riser marinho é fornecida pelos tensores 226. O sistema de içamento suporta o canal de alta pressão 128b que está conectado à árvore de fluxo de superfície 231 similarmente à FIG. 2a, b e a árvore de teste submarina 233 instalada dentro do BOP 233.

[0067] A FIG. 2d ilustra componentes de outra modalidade de uma sonda de perfuração. O equipamento de perfuração da FIG. 2d é semelhante ao da FIG. 2a-c e compreende um sistema de içamento hidráulico incluindo um número de cilindros 112, um top drive 111, uma roldana 110, uma linha de içamento 213 e um piso de perfuração 107 definindo um centro de poço 123, todos como descrito em ligação com a FIG. 2a-c. Embora não seja mostrado, a sonda de perfuração da FIG. 2d pode também ser aplicada utilizando tensores de riser como na FIG. 2b ou um riser marinho como na FIG. 2c.

[0068] A sonda de perfuração da FIG. 2d difere da sonda de perfuração da FIG. 2a-c em que o cabo morto da linha de içamento 213 está conectado ao piso de perfuração ou a outra estrutura de suporte adequada da plataforma de perfuração através de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação 327. A compensação de elevação através do cilindro 327 pode ser executada como compensação de elevação ativa ou passiva ou como uma combinação das mesmas. Para este fim, o cilindro de compensação de elevação 327 está em comunicação fluida com um reservatório de fluido 217 através do trajeto de fluxo 225.

[0069] A sonda de perfuração compreende ainda uma válvula antirrecuo 218 localizada em uma linha hidráulica 225 que se estende entre um reservatório do líquido 217 e o cilindro de compensação de elevação 327. Durante o funcionamento normal, a válvula antirrecuo 218 está em um estado aberto. Quando ocorre uma redução repentina da carga suspensa do sistema de içamento, por exemplo, devido a uma desconexão de emergência de uma coluna tubular de alta pressão de uma árvore submarina de um sistema de riser de recondicionamento de completação, a válvula antirrecuo 218 é ativada como descrito em conexão com a FIG. 2a-c. Como no exemplo da FIG. 2a-c, será apreciado que o sistema hidráulico para controle dos cilindros de içamento pode compreender componentes adicionais, tais como bombas, válvulas, outras canais, controles, etc.

[0070] Por isso, nos exemplos das FIG. 2 e 3, a válvula antirrecuo está integrada no sistema de içamento hidráulico principal ou no sistema de compensação de içamento associado ao sistema de içamento principal. Em ambos os exemplos, o sistema antirrecuo controla a força de levantamento agindo acima do top drive ou mesmo acima do gancho e aplicado ao top drive e a coluna tubular. Em ambos os sistemas, o sistema de içamento principal e, opcionalmente, o sistema de compensação de elevação integrado carrega todo o peso aparente do top drive e da coluna tubular de alta pressão e de qualquer equipamento submarino a ele fixado.

[0071] A FIG. 3a, b, c ilustra componentes de outra modalidade de uma sonda de perfuração com um sistema de içamento de guincho de perfuração, mas que é semelhante às modalidades e aplicações mostradas na FIG. 2a, 2b e 2c, respectivamente. As diferenças são explicadas a seguir. Tal como na maioria das sondas de perfuração offshore convencionais, um guincho de trabalho 234 fornece a energia ativa para controle da linha de içamento 213. A linha é executada para o bloco de coroa 235 e é levantada entre esta e a catarina 228. A linha prossegue para a âncora do cabo morto 216. A catarina suporta o gancho 227 e o top drive 111. Um compensador de coroa com um conjunto compensador de coroa 240 é instalado para permitir a compensação do gancho. O cilindro de compensação de coroa 236 é disposto de modo que a altura do bloco de coroa possa ser variada. Aqui é mostrado um exemplo de compensador de coroa que compreende adicionalmente roldanas de guia 237 que guiam a linha de içamento para o bloco de coroa, bem como dois braços de guia 238, que guiam o movimento do bloco de coroa. O bloco de coroa e o conjunto compensador de coroa são suportados por uma torre de quatro pernas (não mostrado) e o top drive é suportado por um carrinho (não mostrado) como discutido em relação à Fig. 2. Um sistema antirrecuo similar ao da FIG. 2 é instalado, mas agora conectado ao cilindro de compensação da coroa. No caso de uma perda repentina de tensão, o sistema anti-recuo pode afastar suficientemente o cilindro 236 e ser controlado para fornecer um levantamento suficiente da coluna tubular sem danificar a plataforma de perfuração.

[0072] Consequentemente, em modalidades onde a sonda de perfuração compreende ainda um sistema tensor de riser 226 operável para dar suporte e fornecer tensão a um riser submarino durante operações de perfuração, tal sistema tensor de riser pode ser colocado em um estado passivo durante operações de completação do poço e/ou intervenção onde uma coluna de riser de completação é empregada em vez disso. Para este fim, o sistema tensor de riser pode ser movido para uma posição de instalação lateralmente deslocada do centro do poço, por exemplo, por meio de um poupador de deslocamento. O sistema tensor de riser 226 de uma sonda de perfuração é tipicamente dimensionado de modo a ser utilizado em conjunto com uma coluna de riser submarino. Os risers submarinos são normalmente mais pesados e têm um diâmetro maior do que as juntas de riser de completação utilizadas como parte de um sistema de riser de recondicionamento de completação. Por exemplo, embora as juntas de riser submarino típico tenham um diâmetro de 50-60 polegadas, as juntas de riser de um riser de recondicionamento de completação normalmente têm um diâmetro menor que 50 polegadas, como menor que 30 polegadas, como entre 8 polegadas e 14 polegadas.

[0073] Embora as modalidades acima tenham sido descritas no contexto de uma sonda, será apreciado que as características descritas possam também ser implementadas no contexto de um semissubmersível ou outro tipo de embarcação de perfuração.

[0074] Embora algumas modalidades tenham sido descritas e mostradas em detalhe, a invenção não se restringe a elas, mas também pode ser realizada de outras formas dentro do âmbito da matéria definida nas reivindicações seguintes. Deve ser compreendido que outras modalidades podem ser utilizadas e que modificações estruturais, funcionais e de procedimento podem ser feitas sem sair do escopo e do espírito da presente invenção. Por exemplo, algumas das modalidades descritas compreendem dois centros de poço, mas será apreciado que modalidades alternativas podem compreender um único centro de poço ou um centro de poço e centros de trabalho adicionais.

[0075] No dispositivo, as reivindicações enumeram vários recursos, vários desses recursos podendo ser incorporados por um e pelo mesmo item de hardware. O mero fato de que certas medidas são citadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não pode ser usada de forma vantajosa.

[0076] Deve ser enfatizado que o termo "compreende/compreendendo", quando usado neste relatório descritivo, é tomado para especificar a presença de características, números inteiros, etapas ou componentes declarados, mas não impede a presença ou adição de uma ou mais outras características, números inteiros, etapas, componentes ou grupos dos mesmos.

Claims

1. Sonda de perfuração offshore caracterizada pelo fato de que compreende: - um piso de perfuração (107) que define um centro do poço (123); - um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna tubular (128) para baixo, através do centro do poço (123) e para o fundo do mar e para aplicar uma força de elevação a uma coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e do fundo do mar, - um sistema antirrecuo (217, 218, 225) configurado para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de elevação eleve a coluna tubular (128), evitando danos no sistema de içamento, em que o sistema de içamento é - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado a um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112); ou - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulico (112) e o sistema de içamento hidráulico compreende uma roldana (110) suportada de forma móvel por um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e uma linha de içamento (213) se estendendo sobre a roldana (110); a linha de içamento (213) tendo um beco sem saída (216); em que o beco sem saída (216) é conectado a uma estrutura de suporte da sonda de perfuração por meio de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação (327); e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação (327); ou - um sistema de içamento de desenho compreendendo um compensador de coroa (240) que compreende um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (236) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (236), e - um sistema tensor de riser (226) em que a sonda de perfuração é operável para realizar operações de completação e/ou intervenção de poço com um sistema de riser de recondicionamento de completação suspenso do sistema de içamento e com o sistema tensor de riser desconectado do referido sistema de riser de recondicionamento de completação.

2. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a força de elevação é suficientemente grande para suportar pelo menos uma maior parte de um peso aparente da coluna tubular (128).

3. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida coluna tubular (128) é uma CWOR conectada a uma árvore de natal vertical ou um canal de alta pressão conectado a uma árvore de teste submarina.

4. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) compreende uma válvula antirrecuo (218) e um reservatório de fluido (217) conectado tanto - através da referida válvula antirrecuo (218) ao um ou mais cilindros hidráulicos de içamento (112); ou - através da referida válvula antirrecuo (218) ao um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação (327).

5. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de içamento compreende uma linha de içamento (213) e gancho (227) disposto para levantar cargas suspensas pelo sistema de içamento através da linha de içamento (213); e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) é configurado para controlar uma força de elevação que age acima do gancho (227).

6. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a sonda de perfuração é operável para realizar operações de controle e/ou intervenção de poço com o referido gancho (227) em conexão mecânica direta a um canal CWOR ou de alta pressão.

7. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um top drive (111) suspenso acima do piso de perfuração (107) pelo sistema de içamento e configurada para fornecer torque sobre uma coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e suspensa pelo sistema de içamento; e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) é configurado para controlar uma força de elevação que age acima do top drive (111).

8. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está disposto para fazer com que o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128) a uma altura entre 1m e 15m.

9. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está disposto para fazer com que o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128) a uma altura entre 1m e 10m.

10. Método para operação de uma sonda de perfuração offshore, caracterizado pelo fato de que compreende um piso de perfuração (107) que define um centro de poço (123), um sistema de içamento configurado para elevar e/ou abaixar uma coluna tubular (128) através do centro do poço (123); e um sistema tensor de riser, em que o método compreende: - suspensão de uma coluna tubular (128) de alta pressão do sistema de içamento, a coluna tubular (128) de alta pressão se estendendo através do centro do poço (123) e para baixo até ao fundo do mar; - suspensão de um sistema de riser de recondicionamento de completação do sistema de levantamento; - desconexão do sistema tensor de riser (226) do referido sistema de recondicionamento de completação; - detecção de uma redução súbita de uma carga suspensa do sistema de içamento; - controle do sistema de içamento para elevar a coluna tubular de alta pressão (128), enquanto evita danos ao sistema de içamento; em que: - o sistema de içamento compreende um ou mais cilindros hidráulicos (112) e em que o controle compreende controlar o fluxo de fluido entre um reservatório de fluido (217) e um ou mais cilindros hidráulicos (112).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a coluna tubular (128) de alta pressão é um riser de recondicionamento de completação.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende a suspensão de pelo menos uma maior parte do peso aparente de um sistema de riser de recondicionamento de completação do sistema de içamento.

13. Sonda de perfuração offshore, caracterizada por compreender: - um piso de perfuração (107) que define um centro do poço (123); - um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna tubular (128) para baixo através do centro do poço (123) e para o fundo do mar e para aplicar uma força de elevação à coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e para o fundo do mar, - um sistema antirrecuo (217, 218, 225) configurado para fazer com que, em caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128), evitando danos ao sistema de içamento, em que o sistema de içamento é: - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado a um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112); ou - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulico (112) e o sistema de içamento hidráulico compreende uma roldana (110) suportada de forma móvel por um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e uma linha de içamento (213) se estendendo sobre a roldana (110); a linha de içamento (213) tendo um beco sem saída (216); em que o beco sem saída (216) é conectado a uma estrutura de suporte da sonda de perfuração por meio de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; ou - um sistema de içamento de desenho compreendendo um compensador de coroa (240) que compreende um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (236) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (236), - um sistema tensor de riser (226) e um sistema protetor de viagem sendo operáveis para mover o sistema tensor de riser entre uma posição operacional alinhada com o centro do poço (123) e uma posição de estacionamento deslocada do centro do poço (123); em que a sonda de perfuração é operável para realizar operações de completação e/ou intervenção de poço com um sistema de riser de recondicionamento de completação suspenso do sistema de içamento e com o sistema tensor de riser posicionado na referida posição de estacionamento.

14. Sonda de perfuração offshore caracterizada por compreender: - um piso de perfuração (107) que define um centro do poço (123); - um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna tubular (128) para baixo através do centro do poço (123) e para o fundo do mar e para aplicar uma força de elevação à coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e para o fundo do mar, - um sistema antirrecuo (217, 218, 225) configurado para fazer com que, em caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128), evitando danos ao sistema de içamento, em que o sistema de içamento é: - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado a um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112); ou - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulico (112) e o sistema de içamento hidráulico compreende uma roldana (110) suportada de forma móvel por um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e uma linha de içamento (213) se estendendo sobre a roldana (110); a linha de içamento (213) tendo um beco sem saída (216); em que o beco sem saída (216) é conectado a uma estrutura de suporte da sonda de perfuração por meio de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; ou - um sistema de içamento de desenho compreendendo um compensador de coroa que compreende um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa, e a sonda de perfuração é configurada para realizar operações de completação e/ou intervenção de poço com um sistema de riser de recondicionamento de completação suspenso do sistema de içamento de modo que o sistema de içamento carregue pelo menos a maioria do peso aparente do sistema de riser de recondicionamento de completação.

15. Sonda de perfuração offshore, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que está configurada de forma que o sistema de içamento carrega pelo menos 70% do peso aparente do sistema de riser de recondicionamento de completação.

16. Sonda de perfuração offshore caracterizada por compreender: - um piso de perfuração (107) que define um centro do poço (123); - um sistema de içamento configurado para fazer avançar uma coluna tubular (128) para baixo através do centro do poço (123) e para o fundo do mar e para aplicar uma força de elevação à coluna tubular (128) que se estende através do centro do poço (123) e para o fundo do mar, - um sistema antirrecuo (217, 218, 225) configurado para fazer com que, em caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128), evitando danos ao sistema de içamento, em que o sistema de içamento é - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado a um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112); ou - um sistema de içamento hidráulico que compreende um ou mais cilindros de içamento hidráulico (112) e o sistema de içamento hidráulico compreende uma roldana (110) suportada de forma móvel por um ou mais cilindros de içamento hidráulicos (112) e uma linha de içamento (213) se estendendo sobre a roldana (110); a linha de içamento (213) tendo um beco sem saída (216); em que o beco sem saída (216) é conectado a uma estrutura de suporte da sonda de perfuração por meio de um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; e em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de elevação; ou - um sistema de içamento de desenho compreendendo um compensador de coroa que compreende um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (240) e o sistema antirrecuo (217, 218, 225) está operacionalmente conectado ao referido um ou mais cilindros hidráulicos de compensação de coroa (240), em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) é configurado para ser operável seletivamente em um modo antirrecuo e um modo de desligamento imediato; em que o sistema antirrecuo (217, 218, 225) é configurado, quando operado no modo antirrecuo, para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de içamento eleve a coluna tubular (128), evitando o recuo descontrolado para cima da coluna tubular (128); e quando operado no modo de desligamento imediato, para fazer com que, no caso de uma redução súbita de uma carga suspensa da sonda de perfuração, o sistema de içamento evite substancialmente qualquer recuo para cima da coluna tubular (128).