BR112018009236B1 - Montagem de produção de hidrato de metano offshore, método para fornecer uma coluna e uma montagem de produção de hidrato de metano, método de assentamento de uma tubagem em um poço submarino e skid de instalação - Google Patents

Abstract

MONTAGEM DE PRODUÇÃO DE HIDRATO DE METANO OFFSHORE, MÉTODO PARA FORNECER UMA COLUNA E UMA MONTAGEM DE PRODUÇÃO DE HIDRATO DE METANO, MÉTODO DE ASSENTAMENTO DE UMA TUBAGEM EM UM POÇO SUBMARINO E SKID DE INSTALAÇÃO. Trata-se de uma montagem de produção de hidrato de metano offshore (1), que tem uma tubagem (41) que se estende para dentro de um poço submarino (5) que se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano (7) abaixo do leito marinho (3). Uma bomba submersível (45) é disposta na tubagem (41). Um conduto de metano (35, 135) se estende para baixo a partir de uma instalação de superfície (49). Um pacote de controle de poço (15) assentado em uma cabeça de poço (13) está posicionado na extremidade superior do poço submarino (5). Ademais, um pacote de desconexão de emergência (25) é disposto entre o conduto de metano (35, 135) e o pacote de controle de poço (15). A tubagem (41) é suspensa a partir do pacote de controle de poço (15). Outros aspectos da invenção também são revelados.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método e uma montagem associada para produção de metano a partir de uma formação de hidrato de metano abaixo do leito marinho. Em particular, a invenção faz uso de equipamento conhecido a partir do campo de operações de manutenção de poço de óleo e gás submarinas para a produção de metano.

ANTECEDENTES

[002] Vastas quantidades de hidratos de metano de ocorrência natural, às vezes denominado clatrato de metano, existem. Áreas típicas de tais formações estão nas regiões de camada congelada e abaixo do leito marinho onde há uma certa pressão. Dentro do campo de óleo e gás, hidrato de metano é uma substância bem conhecida, visto que o mesmo tende a formar dentro de canos de fluxo condutores de hidrocarboneto e, desse modo, bloqueia tais canos.

[003] Abaixo de uma certa temperatura e/ou acima de uma certa pressão, hidrato de metano permanece como um sólido. Aumentando-se a temperatura e/ou reduzindo-se a pressão, o mesmo dissolverá em metano e água. Outra maneira de dissolver o mesmo, é injetar inibidores, tal como metanol, para alterar o equilíbrio de pressão-temperatura. A publicação de pedido de patente internacional no WO2012061027 proporciona uma introdução a esse tópico.

[004] Por ser um recurso de energia possível para muitos países, pesquisas têm sido desempenhadas para investigar como produzir metano a partir de formações submarinas. Metano é um gás de estufa significativo. Dessa forma, se deve evitar que o metano escape para a atmosfera. Além disso, comparado à produção bem conhecida a partir de formações de óleo e gás, produzir metano a partir de um estado sólido pode exigir uma abordagem diferente.

[005] Uma maneira conhecida de produzir metano a partir de tais formações, é abaixar a pressão na formação, o que, desse modo, faz com que o hidrato se divida em metano e água.

[006] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma solução para produção de metano a partir de uma formação de hidrato de metano submarina de uma maneira eficaz, preferencialmente, em relação tanto a tempo quanto custos.

A INVENÇÃO

[007] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma montagem de produção de hidrato de metano offshore, que compreende uma tubagem que se estende para dentro de um poço submarino. O poço submarino se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano abaixo do leito marinho. Uma bomba submersível disposta está na tubagem, isto é, como uma parte da tubagem. Um conduto de metano se estende para baixo a partir de uma instalação de superfície, em direção ao leito marinho. Um pacote de controle de poço está assentado em uma cabeça de poço e está posicionado na extremidade superior do poço submarino. Ademais, um pacote de desconexão de emergência é disposto entre o conduto de metano e o pacote de controle de poço. De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, a tubagem é suspensa a partir do pacote de controle de poço.

[008] Em algumas modalidades, metano e água são separados submarino e conduzidos à instalação de superfície em condutos separados, isto é, um conduto de metano e um conduto de água. Em outras modalidades, metano e água podem ser conduzidos em um conduto de metal (e água) comum, tipicamente, para separação na instalação de superfície.

[009] Com a montagem de acordo com o primeiro aspecto da invenção, existe uma necessidade de um suspensor de tubagem, visto que a tubagem está conectada ao pacote de controle de poço. Dessa forma, se evita abaixar o suspensor de tubagem, com a tubagem pendendo do mesmo, para baixo até a cabeça de poço para assentamento submarino. Ao invés disso, a tubagem é instalada assentando-se o pacote de controle de poço (WCP) na cabeça de poço.

[010] Em algumas modalidades, o conduto de metano será uma coluna de riser rígida.

[011] Em outras modalidades, o conduto de metano pode ser um umbilical flexível. Em tais modalidades, o umbilical pode ser conectado por meio de uma cabeça de terminação umbilical e um tubo conector.

[012] Uma árvore de fluxo de superfície pode vantajosamente ser disposta na extremidade superior do conduto de metano, e abaixo de um piso de perfuração da instalação de superfície.

[013] Tal posicionamento pode, tipicamente, estar na elevação do convés do tipo moonpool ou abaixo da superfície do mar.

[014] Em algumas modalidades do primeiro aspecto da invenção, uma mangueira flexível pode se estender a partir da superfície e para baixo a um furo de espaço anular do pacote de desconexão de emergência. O furo de espaço anular do pacote de desconexão de emergência se comunica com o furo de espaço anular do pacote de controle de poço. Ademais, o furo de espaço anular do pacote de controle de poço pode, então, se comunicar com a tubagem.

[015] Em tal modalidade, metano e água podem ser separados submarino, e a água será transportada através da mangueira flexível, enquanto o metano será transportado através do conduto de metano.

[016] Em algumas modalidades, o furo principal de pacote de controle de poço pode estar em comunicação fluida direta com o espaço anular fora da tubagem, ao longo do comprimento inteiro da tubagem. Isso significa que não existe obturador de furo de poço que vede o espaço anular fora da tubagem.

[017] Em modalidades que incluem a coluna de riser rígida, um furo principal do pacote de controle de poço pode estar em comunicação fluida com a coluna de riser rígida. Ademais, um furo de espaço anular de pacote de controle de poço pode estar em comunicação fluida com uma mangueira de espaço anular. A tubagem pode, então, ser conectada ao furo de espaço anular de pacote de controle de poço.

[018] Em outras modalidades, o furo de espaço anular de pacote de controle de poço pode estar em comunicação fluida direta com o espaço anular fora da tubagem, ao longo do comprimento inteiro da tubagem.

[019] Em modalidades que incluem uma mangueira de espaço anular, o mesmo se estenderá, vantajosamente, a partir da instalação de superfície e se conectará ao pacote de desconexão de emergência. Em tais modalidades, a mangueira de espaço anular, o pacote de desconexão de emergência, o pacote de controle de poço e a tubagem podem constituir um caminho de fluido contínuo entre a bomba submersível e a instalação de superfície.

[020] Vantajosamente, na montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com a invenção, a tubagem está conectada a uma parte do pacote de controle de poço por meio de um conector. Isso deve ser interpretado como não estando conectada a um suspensor de tubagem que está assentado na posição submarina, tal como na cabeça de poço.

[021] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, um método de fornecer uma coluna de produção de hidrato de metano ou conduto que se estende entre uma formação de hidrato de metano submarina e uma instalação de superfície é revelado. Um poço perfurado se estende entre a formação de hidrato de metano e o leito marinho. O método compreende as seguintes etapas: i) unir segmentos de cano de tubagem dentro de uma coluna de tubagem e dispor uma bomba submersível como uma parte da coluna de tubagem; ii) suspender a coluna de tubagem a partir da instalação de superfície; iii) conectar uma extremidade inferior de uma coluna de assentamento a um pacote de desconexão de emergência que é disposto acima de um pacote de controle de poço; iv) assentar e conectar o pacote de controle de poço no topo da coluna de tubagem, enquanto a coluna de tubagem é suspensa a partir da instalação de superfície; v) na coluna de assentamento, abaixar a coluna de tubagem para dentro do poço, até o pacote de controle de poço assentar em uma cabeça de poço no topo do dito poço.

[022] De acordo com o segundo aspecto da invenção, a etapa e) compreende abaixar a coluna de tubagem em mar aberto.

[023] A coluna de assentamento usada para abaixar a coluna de tubagem na etapa e), pode, em algumas modalidades, ser uma coluna de riser que é mantida como uma parte da coluna de produção de hidrato de metano quando a coluna de tubagem é instalada no poço.

[024] Em outras modalidades, a coluna de assentamento usada para abaixar a coluna de tubagem na etapa e) pode ser um cabo de aço de assentamento.

[025] Em algumas modalidades do método, a etapa c) pode envolver conectar a extremidade inferior da coluna de riser a um furo principal de pacote de desconexão de emergência. Ademais, a etapa d) pode envolver conectar a coluna de tubagem a um furo de espaço anular de pacote de controle de poço.

[026] Com o método de acordo com o segundo aspecto da invenção, a etapa b) pode compreender vi) suspender a coluna de tubagem em um skid de instalação em um convés inferior; e a etapa c) pode compreender vii) unir as juntas de riser em um convés superior ou preparar um cabo de aço de assentamento; viii) mover o skid de instalação para fora de uma posição central de poço abaixo do convés superior; ix) mover uma pilha que compreende o pacote de controle de poço (WCP) e o pacote de desconexão de emergência (EDP) para a posição central de poço abaixo do convés superior; x) conectar a coluna de assentamento ao pacote de desconexão de emergência e suspender a pilha na coluna de assentamento; e a etapa d) pode compreender xi) mover o skid de instalação de volta para a posição central de poço; xii) assentar a pilha no skid de instalação. Em tais modalidades, a etapa d) pode até compreender, adicionalmente, uma dentre as seguintes etapas: xiii) por meio de uma disposição de elevação no skid de instalação, engatar uma porção inferior do pacote de controle de poço a um conector na coluna de tubagem; ou xiv) por meio do guincho de torre de perfuração, abaixar o pacote de controle de poço, enquanto suspenso na coluna de assentamento, sobre um conector na coluna de tubagem.

[027] Em algumas modalidades desse método, a coluna de assentamento pode ser uma montagem de juntas de riser que são conectadas ao EDP e WCP. Em outras modalidades, a coluna de assentamento pode ser um cabo de aço conectado a um guincho de torre de perfuração.

[028] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é revelado um método de fornecer uma montagem de produção de hidrato de metano entre uma instalação de superfície e uma formação de hidrato de metano, em que um poço submarino se estende para baixo até a formação de hidrato de metano. De acordo com o terceiro aspecto da invenção, o método compreende operar uma tubagem e uma coluna de riser em uma única operação.

[029] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é revelado um método de assentamento de uma tubagem em um poço submarino que se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano. O método envolve, adicionalmente, assentar uma pilha que compreende a tubagem, um pacote de controle de poço a partir do qual a tubagem é suspensa e um pacote de desconexão de emergência, em um cabo de aço de assentamento por meio de um guincho.

[030] De acordo com um quinto aspecto da invenção, um skid de instalação é fornecido, que tem uma estrutura de base. De acordo com o quinto aspecto da invenção, a estrutura de base tem um recorte, e uma placa C é disposta no recorte.

[031] A estrutura de base pode, tipicamente, estar na forma de uma placa de base.

[032] A placa C deve ser entendida como um componente adaptado para receber e sustentar uma coluna de cano que é suspensa a partir da placa C. Dessa forma, a placa C pode ter outros formatos que o formato da letra C. Ademais, deve ser possível mover a coluna de cano dentro da posição sustentada com um movimento horizontal. Isto é, o operador pode mover a coluna de cano, por exemplo, enquanto é suspensa em um cabo de guincho/cabo de aço de guincho, em uma direção lateral dentro da placa C. O mesmo pode, então, assentar a coluna de cano em um perfil de recebimento na placa C antes de desanexar o cabo de guincho/cabo de aço de guincho.

[033] Em uma modalidade do quinto aspecto da invenção, a placa C é adaptada para ser sustentada de modo removível no recorte. Visto que a placa C é removível, o operador pode selecionar uma placa C que é adaptável para receber e sustentar a coluna de cano em questão. Tipicamente, a coluna de cano pode ser uma coluna de tubagem pendendo a partir de uma instalação de superfície.

[034] Em outra modalidade, o skid de instalação compreende pilares de sustentação que têm plataformas de sustentação. As plataformas de sustentação são adaptadas para serem presas aos pilares de sustentação em diferentes posições verticais.

[035] Em tal modalidade, as plataformas de sustentação podem ser conectadas de modo funcional a pistões hidráulicos, por meio dos quais a elevação vertical das plataformas de sustentação é ajustável. Cada pilar de sustentação pode, dessa forma, compreender um macaco hidráulico separado. O operador pode com tais meios ter a capacidade de assentar um pacote de controle de poço gentilmente no topo de uma coluna de tubagem suspensa (suspensa a partir da placa C). Alternativamente, o operador pode abaixar o pacote de controle de poço gentilmente por meio do guincho de torre de perfuração, no conector de coluna de tubagem.

EXEMPLO DE MODALIDADE

[036] Embora os vários aspectos da invenção tenham sido discutidos acima em termos gerais, alguns exemplos detalhados de modalidades são proporcionados a seguir com referência aos desenhos, em que A Figura 1 é uma vista esquemática de uma montagem de produção de hidrato de metano offshore de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista esquemática de uma instalação de superfície, em uma situação em que o operador está montando a montagem representada na Figura 1; A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um skid de instalação, usado para suspender uma coluna de tubagem a partir de uma instalação de superfície; Figura 4 à Figura 9 são vistas esquemáticas que correspondem à Figura 2, que ilustram o processo de montagem da montagem de produção; A Figura 10 é uma vista em perspectiva de um pacote de controle de poço assentado em um skid de instalação, antes de se conectar à coluna de tubagem; A Figura 11 é uma vista lateral do pacote de controle de poço mostrado na Figura 10, sendo que o pacote de controle de poço é suspenso na extremidade inferior de uma coluna de riser; A Figura 12 é uma vista esquemática de uma montagem de produção de hidrato de metano offshore alternativa de acordo com a invenção, sem um riser; A Figura 13 é uma vista esquemática da modalidade mostrada na Figura 12, após a instalação; A Figura 14 é uma vista esquemática de uma pilha, que inclui uma tubagem, sendo assentado em uma cabeça de poço com um cabo de aço de assentamento; e A Figura 15 é uma ilustração esquemática de um posicionamento vantajoso da árvore de fluxo de superfície. A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma montagem de produção de hidrato de metano offshore 1 de acordo com a presente invenção. No leito marinho 3, um poço 5 foi perfurado até uma formação de hidrato de metano 7. A formação de hidrato de metano 7 pode, tipicamente, estar cerca de 300 metros abaixo do leito marinho 3. A profundidade do mar pode, tipicamente, ser cerca de 1.000 metros. Dessa forma, uma pressão significativa está presente no leito marinho e dentro do poço.

[037] Uma montagem do cano condutor 9 e revestimento 11 se estendem a partir de uma cabeça de poço 13 no leito marinho 3 e até a formação 7.

[038] Um pacote de controle de poço 15 é assentado acima da cabeça de poço 13. O pacote de controle de poço (WCP) 15 tem um furo principal de WCP 17 e um furo de espaço anular de WCP 19. No furo principal 17 existem duas válvulas de furo principal 21. No furo de espaço anular 19 existem duas válvulas de furo de espaço anular 23. Vantajosamente, nem as válvulas de furo principal 21, nem as válvulas de furo de espaço anular 23, têm capacidades de corte. Comparado aos outros conjuntos de controle de poço conhecidos, essas válvulas e o próprio WCP podem, dessa forma, ser mais leves que o WCP que tem válvulas de corte.

[039] Um pacote de desconexão de emergência (EDP) 25 é assentado no topo de e preso ao WCP 15. O EDP 25 tem um furo principal de EDP 27 que se alinha ao furo principal de WCP 17. Dentro do furo principal de EDP 27 está disposta uma válvula retentora de furo principal 29. Também dentro do EDP 25 está um furo de espaço anular de EDP 31 que se alinha ao furo de espaço anular de WCP 19.

[040] Entre o EDP 25 e a superfície do mar 33 se entende uma coluna de riser 35. A coluna de riser 35 é suspensa a uma instalação de superfície. Nessa modalidade, a instalação de superfície é uma instalação de flutuação (A instalação de superfície não é mostrada na Figura 1, porém é indicada na Figura 2). Na porção superior da coluna de riser 35, uma árvore de fluxo de superfície 37 é disposta.

[041] Além disso, se estendendo entre o EDP 25 e a instalação de superfície está uma mangueira de espaço anular 39. Embora não mostrada na Figura 1, a mangueira de espaço anular 39 pode, preferencialmente, ser presa na coluna de riser 35 (consultar a Figura 10).

[042] Pendendo a partir do WCP 15 está uma tubagem 41. A tubagem 41 se estende para baixo até a formação de hidrato de metano 7.

[043] A tubagem 41 está conectada ao furo de espaço anular de WCP 19. Como resultado, o espaço anular 47, entre a tubagem 41 e o revestimento 11, está em comunicação fluida com o furo principal de WCP 17 e, logo, a coluna de riser 35 (através do furo principal de EDP 27). Isso é em contraste às operações de manutenção de poço conhecidas a partir do campo de poços de óleo e gás comuns, em que a tubagem se conecta ao furo principal e o espaço anular se comunica com o furo de espaço anular.

[044] Alguma distância acima da extremidade inferior da tubagem 41, uma bomba submersível elétrica (ESP) 45 é disposta na coluna de tubagem 41. Ao invés de uma bomba elétrica, um indivíduo também poderia usar outro tipo de bomba, por exemplo, uma bomba hidraulicamente operada.

[045] A ESP 45 é usada para bombear fluido para cima através da tubagem 41. Isso abaixa a pressão na formação, fazendo com que o hidrato de metano dissolva em água e metano. Além da função de bombeamento, a ESP 45 também exibe meios de separação. Com os meios de separação, a ESP 45 separa água e metano. Dessa forma, a ESP 45 tem a capacidade de bombear a água para cima através da tubagem 41. Metano separado se elevará através do espaço anular 47. Consequentemente, metano é transportado em direção à árvore de fluxo de superfície 37 através do espaço anular 47, do furo principal de WCP 17, do furo principal de EDP 27 e da coluna de riser 35. A água é transportada em direção à instalação de superfície através da tubagem 41, do furo de espaço anular de WCP 19, do furo de espaço anular de EDP 31 e da mangueira de espaço anular 39. A ESP 45 pode, tipicamente, constituir algumas dezenas de metros da coluna de tubagem 41.

[046] Na posição da formação de hidrato de metano 7, um cano perfurado 8 é disposto no poço 5. O cano perfurado 8 mantém a integridade do poço 5, enquanto deixa água e metano passar através do mesmo, para entrar no furo de poço a partir da formação 7.

[047] A Figura 2 e a Figura 4 à Figura 9 são vistas esquemáticas de um método de fornecer uma montagem de produção de hidrato de metano offshore 1 que se entende entre a formação de hidrato de metano 7 e uma instalação de superfície. Referência é primeiro feita à Figura 2, que representa esquematicamente uma instalação de superfície 49, aqui na forma de uma instalação de flutuação, tal como um navio com uma abertura em barco para a tubagem de perfuração. Ao invés disso, em águas rasas, uma instalação parada no leito marinho pode ser usada.

[048] A instalação de superfície 49 tem um convés superior 51 e um convés inferior 53. Nessa modalidade, o convés superior é um piso de perfuração 51 e o convés inferior é um convés do tipo moonpool 53. Outras instalações de superfície aplicáveis podem ter outros tipos de convés superior e inferior.

[049] Na situação mostrada na Figura 2, a tubagem 41 foi constituída no piso de perfuração 51, que compreende a ESP 45 alguma distância acima da extremidade inferior da tubagem 41. Nessa situação, a tubagem 41 pende a partir do piso de perfuração 51, através do convés do tipo moonpool 53 e, por exemplo, cerca de 300 metros abaixo no mar. A tubagem 41 é sustentada no piso de perfuração 51 por meio de uma disposição de ancoragem de cano 43. No convés inferior, ou no convés do tipo moonpool 53, o EDP 25 é instalado no topo do WCP 15, assentando-se em um skid de pacote de controle de poço (skid de WCP) 55. O skid de WCP 55 é sustentado em um primeiro carro 57. O primeiro carro 57 pode, tipicamente, ser um carro de BOP (carro preventor de blowout).

[050] No convés do tipo moonpool 53 também existe um segundo carro 59. O segundo carro 59 sustenta um skid de instalação 61.

[051] A Figura 3 ilustra o skid de instalação 61 com uma vista em perspectiva. O mesmo tem uma armação de base 63. Se estendendo para cima a partir da armação de base 63 estão quatro pilares de sustentação 65. Os pilares de sustentação 65 são equipados com plataformas de sustentação 67. O skid de instalação 61 é adaptado para receber e suportar o WCP 15, conforme será discutido, adicionalmente, abaixo. Em tal posição, o WCP 15 é sustentado nas plataformas de sustentação 67. A elevação das plataformas de sustentação 67 pode ser ajustada, o que, desse modo, ajusta a elevação do WCP 15, quando assentado no skid de instalação 61. A elevação das plataformas de sustentação 67 é ajustada por meio de uma disposição de elevação 68. Em uma modalidade, a disposição de elevação 68 pode compreender pistões hidráulicos dispostos dentro de cada pilar de sustentação 65. Com tal disposição de elevação 68, o operador tem a capacidade de ajustar a posição vertical do WCP 15 enquanto é sustentado no skid de instalação 61.

[052] A armação de base 63 compreende uma fenda aberta 69. A fenda aberta 69 é lateralmente acessível a partir de um lado da armação de base 63. Ademais, uma placa C 71 é disposta na fenda aberta 69 e é adaptada para receber e portar o peso da tubagem 41. A tubagem 41 pode entrar na fenda aberta 69 e na placa C 71 lateralmente, sendo movida para dentro da fenda aberta 69. Preferencialmente, a placa C 71 é uma parte separada que pode ser fixada de modo liberável na fenda aberta 69. Dessa forma, o operador pode eleger uma placa C 71 que se encaixe à dimensão da tubagem 41. Conforme a pessoa versada observará, o segundo carro 59 também deve ter a capacidade de receber a tubagem 41, com uma fenda aberta ou vácuo (não mostrado).

[053] Na situação mostrada na Figura 4, o skid de instalação 61 foi movido com o segundo carro 59, de modo que a tubagem 41 esteja posicionada dentro da fenda aberta 69 e da placa C 71. Mesmo assim, no entanto, a tubagem é sustentada a partir do piso de perfuração 51.

[054] Na Figura 5, a tubagem 41 foi abaixada, de modo que um ressalto de ancoragem 73, disposto na extremidade superior da tubagem 41, é ancorado na placa C 71 no skid de instalação 61. A placa C 71 tem um perfil de recebimento que se engata ao ressalto de ancoragem da tubagem 41, transferindo as forças de peso da tubagem 41 ao skid de instalação 61, por meio da placa C 71. A redução da tubagem 41 é tipicamente desempenhada com um guincho de torre de perfuração (não mostrado), acima do piso de perfuração 51.

[055] Ainda se referindo à Figura 5, o segundo carro 59 é movido de modo que o skid de instalação 61, conjuntamente com a tubagem 41 que pende do mesmo, seja removido a partir da posição diretamente abaixo do centro de poço do piso de perfuração 51. Isso torna possível mover o WCP 15 e o EDP 25, que são sustentados no skid de WCP 59, para dentro do centro de poço da abertura em barco para a tubagem de perfuração (ou do convés inferior 53) (isto é, diretamente abaixo do centro de poço do piso de perfuração 51). Esse movimento é desempenhado movendo-se o primeiro carro 57.

[056] Após a tubagem 41 ter assentado no skid de instalação 61, o operador pode começar a desenvolver a coluna de riser 35 na torre de perfuração, isto é, no piso de perfuração 51. A Figura 5 representa três juntas de riser acima do piso de perfuração 51, das quais a mais inferior é uma junta de tensão e as outras duas são juntas de riser padrão.

[057] Agora em referência à Figura 6. Após o desenvolvimento de um certo comprimento de juntas de riser, a extremidade inferior do riser 35 (isto é, a junta de tensão) é conectada ao EDP 25, que é sustentado no skid de WCP 55. Após a conexão, o WCP 15 e o EDP 25 são elevados do skid de WCP 55, e o skid de WCP 55 é removido movendo-se o primeiro carro para longe do centro de poço.

[058] Conforme mostrado na Figura 7, o skid de instalação 61 é movido para dentro do centro de poço, abaixo do WCP 15 e EDP 25, que estão agora suspensos no riser 35. Então, o WCP 15 e EDP 25 podem ser abaixados em direção à extremidade superior da tubagem 41 que está ancorada no skid de instalação 61. A Figura 8 ilustra a situação em que o WCP 15 foi conectado à extremidade superior da tubagem 41. Vantajosamente, a conexão é feita travando-se um tubo curto 77 na extremidade inferior do WCP 15 a um conector 79 na extremidade superior da tubagem 41 (consultar Figura 11 à Figura 13).

[059] Após a conexão ter sido feita, a coluna inteira que compreende a tubagem 41, o WCP 15, o EDP 25 e a parte inferior da coluna de riser 35 pode ser elevada do skid de instalação 61, conforme mostrado na Figura 9. O skid de instalação 61, conjuntamente com o segundo carro 59 são removidos de sua posição no centro de poço, abaixo do piso de perfuração 51. A montagem pode, então, ser abaixada para dentro do mar, enquanto a coluna de riser 35 é desenvolvida unindo-se juntas de riser.

[060] Conforme mostrado na Figura 8 e na Figura 9, a mangueira de espaço anular 39 é conectada ao EDP 25. À medida que a coluna é abaixada para dentro do mar, conforme mostrado na Figura 9, a mangueira de espaço anular 39 é presa à coluna de riser 35, e bobinada de um sarilho 75.

[061] Quando a extremidade inferior da tubagem 41 alcança a extremidade superior do poço 5, o poço é aberto e preenchido com água. Dessa forma, após assegurar que a extremidade inferior da tubagem 41 é inserida dentro do poço, isto é, a cabeça de poço 13, o operador continua a abaixar a coluna até o WCP 15 assentar na cabeça de poço 13. Tipicamente, um veículo remotamente operado (ROV) pode ser usado para monitorar e guiar a tubagem para dentro da cabeça de poço 13.

[062] Quando o WCP 15 aterrou na cabeça de poço 13, o mesmo é preso à cabeça de poço 13 e vedações são ativadas a fim de fazer um caminho de fluido confinado entre o espaço anular de tubagem 47 e o furo principal de WCP 17. Essa situação é esquematicamente representada na Figura 1. Antes de iniciar a produção, água é removida do espaço anular 47. Isso é tipicamente desempenhado injetando- se nitrogênio através do riser e dentro e fora da tubagem 41. Água é, então, transportada para fora através da mangueira de espaço anular 39. Após a lavagem do espaço anular com nitrogênio, a produção pode começar por operação do EDP 25.

[063] A Figura 10 e Figura 11 ilustram o WCP 15, o skid de instalação 61 e o segundo carro 59 (Figura 11).

[064] Um tubo curto 77, que forma uma parte inferior do WCP 15, está prestes a entrar na extremidade superior da tubagem 41, a saber um conector 79 diretamente acima do ressalto de ancoragem 73. O ressalto de ancoragem 73 se assenta em um perfil de recebimento da placa C 71.

[065] Notavelmente, o tubo curto 77 está conectado ao furo de espaço anular 19 do pacote de controle de poço 15. A mangueira de espaço anular 39 se conecta ao furo de espaço anular 31 do pacote de desconexão de emergência 25.

[066] A Figura 12 e Figura 13 representam modalidades da invenção em que uma coluna de riser, tal como riser 35 mostrado na Figura 1 não é usada. Ao invés disso, a montagem do pacote de desconexão de emergência 25, o pacote de controle de poço 15 e a tubagem 41, são abaixados em um cabo de aço de assentamento (não mostrado). O cabo de aço de assentamento pode ser conectado a um guindaste na instalação de superfície 49.

[067] Na modalidade mostrada na Figura 12, a mangueira de espaço anular 39 se conecta ao furo de espaço anular 31 do EDP 25, que se comunica, adicionalmente, com o furo de espaço anular 19 do WCP 15. O furo de espaço anular 19 do WCP 15 se conecta, adicionalmente, à tubagem 41. Isso se compara à modalidade mostrada na Figura 1, que foi discutida acima. Ao invés de ter o riser 35, como na Figura 1, conectado ao furo principal 27 do EDP 25, um umbilical flexível 135 se conecta a esse furo principal 27. Dessa forma, dois condutos flexíveis são estendidos entre o EDP 25 e a instalação de superfície 49, a saber a mangueira de espaço anular 39 e o umbilical flexível 135. Metano é transportado através do umbilical flexível 135, enquanto água é transportada através da mangueira flexível 39.

[068] Para assegurar estabilidade ao umbilical flexível 135, o mesmo é preso a um cabo de aço de câmara 137 que é estendido entre a instalação de superfície 49 e o EDP 25.

[069] A modalidade mostrada na Figura 13 se assemelha à modalidade mostrada na Figura 12. No entanto, na modalidade mostrada na Figura 13, o umbilical flexível 135 não está preso a um cabo de aço de câmara. Ao invés disso, está estendido para baixo a uma cabeça de terminação umbilical 160. Um tubo conector 161 se conecta à cabeça de terminação umbilical 160 ao EDP 25.

[070] A Figura 14 representa um método de assentamento de uma tubagem 41 em um poço submarino 5 que se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano 7. O método compreende assentar uma pilha que compreende a tubagem 41, o pacote de controle de poço 15 a partir do qual a tubagem 41 é suspensa, e um pacote de desconexão de emergência 25, em um cabo de aço de assentamento 50 por meio de um guincho de torre de perfuração 52 instalado em uma torre de perfuração 54. Ao invés de um guincho de torre de perfuração, outras modalidades poderiam incluir um guindaste. Além disso, a instalação de superfície 49 poderia ter outros tipos diferentes dos mostrados na Figura 14, tal como um navio ou uma instalação fixa no leito marinho. Conforme mostrado na Figura 14, não existe barreira entre o poço 5 e a água do mar circundante no estágio mostrado. Após assentamento, o WCP 15 se vedará com a cabeça de poço 13, o que, desse modo, veda o poço 5.

[071] A Figura 15 representa um posicionamento vantajoso da árvore de fluxo de superfície 37. Nessa modalidade, a árvore de fluxo de superfície 37 é disposta abaixo do piso de perfuração 51. Se estendendo através do piso de perfuração 51 está uma junta de assentamento 38. Além disso, são indicados um anel de tensão 40 e uma junta rotativa 42.

Claims (19)

1. Montagem de produção de hidrato de metano offshore (1) que compreende - uma tubagem (41) que se estende para dentro de um poço submarino (5), sendo que o poço submarino (5) se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano (7) abaixo do leito marinho (3); - uma bomba submersível (45) disposta na tubagem (41); - um conduto de metano (35, 135) que se estende para baixo a partir de uma instalação de superfície (49); - um pacote de controle de poço (15) assentado em uma cabeça de poço (13) que está posicionada na extremidade superior do poço submarino (5); - um pacote de desconexão de emergência (25) disposto entre o conduto de metano (35, 135) e o pacote de controle de poço (15); caracterizada por a tubagem (41) ser suspensa a partir do pacote de controle de poço (15).

2. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o conduto de metano ser uma coluna de riser rígida (35).

3. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o conduto de metano ser um umbilical flexível (135).

4. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por uma árvore de fluxo de superfície (37) ser disposta na extremidade superior do conduto de metano (35, 135), e por a árvore de fluxo de superfície (37) estar posicionada abaixo do piso de perfuração (51).

5. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por uma mangueira flexível (39) se estender a partir da superfície (33) para baixo até um furo de espaço anular (31) do pacote de desconexão de emergência (25), em que o furo de espaço anular (31) do pacote de desconexão de emergência (25) se comunica com o furo de espaço anular (19) do pacote de controle de poço (15), e em que o furo de espaço anular (19) do pacote de controle de poço (15) se comunica com a tubagem (41).

6. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por o furo principal de pacote de controle de poço (17) estar em comunicação fluida direta com o espaço anular (47) fora da tubagem (41), ao longo do comprimento inteiro da tubagem (41).

7. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o pacote de controle de poço (15) compreender um furo principal de pacote de controle de poço (17) em comunicação fluida com a coluna de riser rígida (35), e um furo de espaço anular de pacote de controle de poço (19) em comunicação fluida com uma mangueira de espaço anular (39), em que a tubagem (41) está conectada ao furo de espaço anular de pacote de controle de poço (19).

8. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por o furo de espaço anular de pacote de controle de poço (19) estar em comunicação fluida direta com o espaço anular (47) fora da tubagem (41), ao longo do comprimento inteiro da tubagem (41).

9. Montagem de produção de hidrato de metano offshore, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por a tubagem (41) estar conectada a uma parte do pacote de controle de poço (15) por meio de um conector (79).

10. Método para fornecer uma coluna de produção de hidrato de metano que se estende entre uma formação de hidrato de metano submarina (7) e uma instalação de superfície (49), em que um poço perfurado (5) se estende entre a formação de hidrato de metano (7) e o leito marinho (3), sendo que o método compreende as seguintes etapas: a) unir segmentos de cano de tubagem dentro de uma coluna de tubagem (41) e dispor uma bomba submersível (45) como uma parte da coluna de tubagem (41); b) suspender a coluna de tubagem (41) a partir da instalação de superfície (49); c) conectar uma extremidade inferior de uma coluna de assentamento (35) a um pacote de desconexão de emergência (25) que é disposto acima de um pacote de controle de poço (15); d) assentar e conectar o pacote de controle de poço (15) no topo da coluna de tubagem (41), enquanto a coluna de tubagem (41) é suspensa a partir da instalação de superfície (49); e) na coluna de assentamento (35), abaixar a coluna de tubagem (41) para dentro do poço (5) até o pacote de controle de poço assentar em uma cabeça de poço (13) no topo do dito poço (5); caracterizado por a etapa e) compreender abaixar a coluna de tubagem (41) em mar aberto.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a coluna de assentamento (35) usada para abaixar a coluna de tubagem (41) na etapa e), ser uma coluna de riser (35) que é mantida como uma parte da coluna de produção de hidrato de metano quando a coluna de tubagem (41) é instalada no poço (5).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a coluna de assentamento usada para abaixar a coluna de tubagem (41) na etapa e), ser um cabo de aço de assentamento.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a etapa c) compreender conectar a extremidade inferior da coluna de riser (35) a um furo principal de pacote de desconexão de emergência (27); e por a etapa d) compreender conectar a coluna de tubagem (41) a um furo de espaço anular de pacote de controle de poço (19).

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado por a etapa b) compreender i) suspender a coluna de tubagem (41) em um skid de instalação (61) em um convés inferior (53); a etapa c) compreender ii) unir as juntas de riser em um convés superior (51) ou preparar um cabo de aço de assentamento; iii) mover o skid de instalação (61) para fora de uma posição central de poço abaixo do convés superior (51); iv) mover uma pilha que compreende o pacote de controle de poço (15) e o pacote de desconexão de emergência (25) para a posição central de poço abaixo do convés superior (51); v) conectar a coluna de assentamento (35) ao pacote de desconexão de emergência (25) e suspender a pilha na coluna de assentamento (35); e por a etapa d) compreender vi) mover o skid de instalação (61) de volta para a posição central de poço; vii) assentar a pilha sobre o skid de instalação (61).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a etapa d) compreender uma das seguintes etapas: viii) por meio de uma disposição de elevação (68) no skid de instalação (61), engatar uma porção inferior (77) do pacote de controle de poço (15) a um conector (79) na coluna de tubagem (41); ou ix) por meio do guincho de torre de perfuração, abaixar o pacote de controle de poço (15), enquanto suspenso na coluna de assentamento (35), sobre um conector (79) na coluna de tubagem (41).

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que um poço submarino (5) se estende para baixo até a formação de hidrato de metano (7) caracterizado por operar uma tubagem (41) e uma coluna de riser (35) em uma única operação.

17. Método de assentamento de uma tubagem (41) em um poço submarino (5) que se estende para baixo até uma formação de hidrato de metano (7), sendo que o método é caracterizado por compreender assentar uma pilha que compreende a tubagem (41), um pacote de controle de poço (15), a partir do qual a tubagem (41) é suspensa, e um pacote de desconexão de emergência (25), em um cabo de aço de assentamento (50), por meio de um guincho (52).

18. Skid de instalação (61) que tem uma estrutura de base (63) caracterizado por - a estrutura de base (63) compreender um recorte (69); - uma placa C (71) ser disposta no recorte (69). - pilares de sustentação (65) que têm plataformas de sustentação (67), em que as plataformas de sustentação são adaptadas para serem presas aos pilares de sustentação (65) em diferentes posições verticais.

19. Skid de instalação (61), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por as plataformas de sustentação (67) serem conectadas a pistões hidráulicos.

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