BR112018009764B1

BR112018009764B1 - acoplamento para riser de alta resistência com membros de suporte fixados mecanicamente com ombros de carga

Info

Publication number: BR112018009764B1
Application number: BR112018009764A
Authority: BR
Inventors: S Nijjar Amrik; D Weise Jeremy
Original assignee: Fmc Tech Inc
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2019-08-13
Also published as: CA3003696C; EP3377723B1; EP3377723A1; BR112018009764A2; CA3003696A1; WO2017086904A1; BR112018009764A8; US10344540B2; US20180313166A1

Abstract

em uma modalidade ilustrativa, um riser revelado no presente documento inclui um comprimento de tubo (101a), um acoplamento (102) que é acoplado ao tubo (101a), sendo que o acoplamento compreende um corpo (120) e um membro de suporte superior (109a) e um membro de suporte inferior (109b) dos quais ambos são mecanicamente acoplados ao corpo (120) através de meio mecânico, sendo que o membro de suporte superior (109a) compreende um ombro de suporte de engate de elevador (111a), sendo que o membro de suporte inferior (109b) compreende um ombro de suporte de carga de peso de riser (111b), em que o meio mecânico compreende uma dentre uma pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes ou uma conexão rosqueada (170).

Description

“ACOPLAMENTO PARA RISER DE ALTA RESISTÊNCIA COM MEMBROS DE SUPORTE FIXADOS MECANICAMENTE COM OMBROS DE CARGA”

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a risers que podem ser usados na indústria de óleo e gás e, mais particularmente, a um acoplamento de alta resistência exclusivo para um riser de alta resistência com membros de suporte mecanicamente fixados com ombros de carga.

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO [002] Depois que um poço de óleo/gás é perfurado e concluído (de modo que a produção possa prosseguir) pode se tornar necessário acessar o poço de óleo/gás para realizar diversas operações de “recondicionamento de poço (workover)”. Tais operações de recondicionamento de poço podem incluir uma variedade de operações de processo que incluem, porém sem limitação, substituir diversos componentes, estimular a produção a partir do poço de óleo/gás através de tratamentos químicos, etc. No caso de poços de óleo/gás submarinos, tais operações de recondicionamento de poço são realizadas através de um riser de recondicionamento de poço que se estende a partir de um navio ou embarcação de recondicionamento de poço sobre a superfície da água até o equipamento de poço posicionado no fundo do mar. Em particular, tal riser de recondicionamento de poço pode se estender a partir de uma embarcação de superfície até uma árvore de natal posicionada acima da cabeça de poço do poço submarino. Um riser também pode ser usado em outras situações, como durante a instalação de uma árvore de natal sobre ou acima de uma cabeça de poço submarina.

[003] Tipicamente, em aplicações submarinas, tal riser de recondicionamento de poço pode se estender embaixo da superfície da água por uma distância muito longa, por exemplo, 2,41 quilômetros (1,5 milhas) ou mais, dependendo da profundidade do poço e da profundidade da água. Tradicionalmente,

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2/28 tais risers são compreendidos de múltiplos componentes tubulares ou tubos que são acoplados um ao outro de maneira rosqueada com o uso de conexões de pino/caixa. Em uma modalidade, tal riser de recondicionamento de poço pode ser compreendido de seções ou “trens” de tubos tubulares, em que cada trem é compreendido de múltiplos segmentos de tubo tubulares que são acoplados um ao outro com o uso de um acoplamento. Múltiplos tais trens de tubulares são sequencialmente inseridos na água para criar o riser. Mais especificamente, mediante a inserção de um trem de tubulares para aumentar o comprimento geral do riser de recondicionamento de poço, os trens de tubulares são sequencialmente conectados um ao outro à medida que o riser de recondicionamento de poço é aumentado em comprimento, à medida que é estendido em direção à cabeça de poço no fundo do mar. Por outro lado, no caso em que um riser de recondicionamento de poço é removido a partir de um poço de óleo/gás, cada trem de tais tubulares é desenroscado da coluna de riser geral e posicionado sobre o convés da embarcação de recondicionamento de poço. Mediante a inserção ou remoção de um trem de tubulares, a porção do riser que permanece abaixo da embarcação é sustentada pela embarcação.

[004] Dentro da indústria de gasóleo, chaves flutuantes alimentadas são tipicamente usadas para engatar e desengatar de maneira rosqueável tubos e acessórios, como tubos de perfuração, e seções de tubo para risers de recondicionamento de poço, etc. Tais chaves flutuantes têm tipicamente dentes de preensão de metal endurecido que mordem e penetram uma superfície do componente engatado. Em operação, uma primeira chave flutuante engata o primeiro dentre os dois componentes tubulares a serem unidos em conjunto, enquanto que uma segunda chave flutuante engata o segundo tubular que deve ser unido ao primeiro tubular. As chaves flutuantes são, então, acionadas por potência a fim de fornecer rotação relativa entre a primeira e a segunda chaves flutuantes, para acoplar/desacoplar de maneira rosqueável os dois tubulares, um ao outro ou um do

3/28 outro, respectivamente.

[005] Mais especificamente, uma embarcação de recondicionamento de poço típica inclui uma plataforma e ferramentas elétricas, como um ou mais elevadores e um spider que são usados para engatar, montar e abaixar o trem de tubulares na água. O elevador é suspenso acima de um fundo da embarcação por meio de um guincho de perfuração que pode elevar ou abaixar o elevador em relação ao fundo da embarcação. O spider é montado no fundo. Tanto o elevador como o spider têm a chamada “cunha” que tem capacidade para engatar e liberar um tubular. O elevador e o spider são projetados para funcionarem em tandem. Em geral, o spider é atuado de modo que o mesmo engate e retenha o trem mais superior do riser, a fim de sustentar todo o peso do riser posicionado abaixo da embarcação, enquanto que um outro trem de tubos é adicionado ao riser de recondicionamento de poço posicionado abaixo da embarcação. Em geral, o elevador engata um novo trem de tubulares (trem superior) e alinha o mesmo sobre o trem (o trem inferior) do riser que está sendo retido na posição pelo spider. Posteriormente, as chaves flutuantes, por exemplo, uma chave flutuante pneumática e um spinner, são, então, movidas para posição a fim de engatar fisicamente os trens superior e inferior de tubulares. Pelo menos uma das chaves flutuantes é, então, energizada para fazer com que os trens superior e inferior girem um em relação ao outro a fim de acoplar o trem superior e o trem inferior em conjunto. Uma vez que os trens de tubulares superior e inferior são acoplados um ao outro, o elevador é, então, atuado para elevar o riser, e o spider é, então, desengatado do trem inferior. O elevador é, então, usado para abaixar o riser através do fundo até que o elevador e o spider estejam a uma distância predeterminada um em relação ao outro. O spider, então, re-engata o trem mais superior do riser de recondicionamento de poço e o elevador é, então, desengatado do trem do riser que está agora sendo retido pelo spider. Esse processo é repetido toda a vez que o

4/28 comprimento geral desejado do riser é montado. Conforme indicado acima, essa sequência pode ser invertida para desmontar o riser.

[006] De forma importante, as chaves flutuantes e cunha têm insertos com dentes que são forçados contra a parede do tubo. É fato bem conhecido na indústria que tais chaves flutuantes e cunha deterioram ou penetram, isto é, criam entalhes ou cortes, na superfície do componente que as mesmas engatam. A presença de tais entalhes, arranhaduras ou cortes no componente pode estabelecer risers de estresse indesejável no tubo. É fato bem conhecido também que o aço falha sob carregamento e descarregamento repetidos, ou sob inversão de estresse, em estresses menores do que a resistência máxima do aço sob cargas estáticas. A magnitude do estresse necessário para produzir falha diminui à medida que o número de ciclos de estresse aumenta. Esse fenômeno da resistência do aço diminuída a estresses repetidos é chamado de fadiga” que leva à fratura por fadiga.

[007] Mais recentemente, os produtores de óleo e gás têm perfurado poços mais profundos em águas mais profundas em um esforço para manter ou aumentar suas reservas de óleo e gás. Embora o que constitui um poço de “águas ultraprofundas” seja uma questão de opinião, com base na tecnologia atual, os poços de águas ultra-profundas são comumente considerados como poços que são perfurados em pelo menos 1,83 quilômetros (6.000 pés) de água. Muitos tais poços perfurados em águas mais profundas também podem ser submetidos a condições de altas temperaturas e altas pressões (HPHT - High Temperature High Pressure), isto é, as temperaturas e pressões de formação de operação dentro do poço. Tal como os componentes de cabeça de poço, os risers de recondicionamento de poço para uso em tais poços HPHT também precisam ser qualificados para as condições de serviço HPHT. Ainda outra variável que precisa ser considerada mediante o projeto de um riser submarino é a natureza e características dos hidrocarbonetos produzidos a partir do poço. Por exemplo, alguns poços produzem hidrocarbonetos

5/28 que contêm sulfeto de hidrogênio (H2S). Tais poços são às vezes denominados de poços de “serviço corrosivo”. O sulfeto de hidrogênio é conhecido por causar corrosão fissurante sob tensão em materiais de alta resistência, como aço de carbono de baixa liga e alta resistência. Em poços que envolvem a produção de materiais corrosivos, como H2S, as ligas, como cromo e/ou molibdênio, podem ser adicionadas aos materiais usados para o riser em tais aplicações em um esforço para evitar ou limitar a corrosão fissurante sob tensão. Os operadores de poços de “serviço corrosivo” exigem que os materiais de riser sejam “qualificados por NACE” passando-se em um regime de teste especificado por NACE MR0175, em que NACE se refere à organização de prevenção de corrosão conhecida anteriormente como a National Association of Corrosion Engineers, operando agora sob o nome NACE International, Houston, Texas.

[008] Todos os problemas mencionados anteriormente precisam ser tratados mediante o projeto de risers que são destinados ao uso em conjunto com um poço de serviço corrosivo, HPHT e de águas profundas. Primeiramente, para risers muito longos (necessários em aplicações de águas profundas), o uso de materiais de baixa resistência (resistência ao colapso de 586,05 MPa (85 ksi) ou menos) para os componentes de riser não é aceitável devido ao fato de que o riser se torna muito pesado devido à espessura relativamente grande do material de baixa resistência que é necessário para suportar todas as cargas impostas sobre o riser. Por exemplo, um riser produzido a partir de materiais de baixa resistência pode não ter capacidade para sustentar o peso do próprio riser e/ou resistir aos estresses impostos sobre tais risers longos, incluindo ser submetido a pressões de formação internas durante pelo menos algumas operações de recondicionamento de poço. Consequentemente, os risers para aplicações de HPHT de águas profundas que não envolvem poços de serviço corrosivo, podem ser produzidos a partir dos chamados materiais de “alta resistência”, materiais que têm uma resistência ao colapso de pelo

6/28 menos 620,53 MPa (90 ksi), a fim de reduzir a espessura dos diversos componentes dos risers, por exemplo, os tubos, e assim reduzir o peso total do riser. Para poços de HPHT de águas profundas que também são submetidos a condições de serviço corrosivo, um equilíbrio de diversos fatores é necessário mediante o projeto de tais risers, conforme será discutido de forma mais completa abaixo.

[009] A Figura 1 representa um exemplo de um trem de tubulares 20 ilustrativo de um riser de recondicionamento de poço, em que o riser 20 é fabricado com o uso dos chamados materiais de “alta resistência”, isto é, materiais com uma resistência ao colapso de 620,53 MPa (90 ksi) ou maior, à vezes denominados de aços de baixa liga. No exemplo representado, o trem de tubulares 20 é compreendido de duas seções de tubo de alta resistência 22A, 22B, um acoplamento de alta resistência superior 24A e um acoplamento de alta resistência inferior 24B. A Figura 1 inclui também vistas ampliadas de porções do riser 20. O comprimento geral 29 do trem de tubulares 20 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, cerca de 13,72 metros (45 pés). No exemplo representado, o trem de tubos geral 20 tem uma conexão de caixa superior 26 e uma conexão de pino inferior 28. O diâmetro nominal das seções de tubo 22A, 22B pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, 17,78 a 2,22 centímetros (7 a 7/8 polegadas).

[010] Conforme mostrado nas vistas ampliadas, o acoplamento de alta resistência superior 24A também compreende duas conexões de caixa, das quais a superior serve como a conexão de caixa 26 para o trem geral 20, enquanto que a conexão de caixa inferior é acoplada à conexão de pino do tubo 22A. De modo similar, o acoplamento de alta resistência inferior 24B também compreende duas conexões de caixa, das quais a superior é acoplada à conexão de pino do tubo 22A, enquanto que a conexão de caixa inferior é acoplada à conexão de pino superior do tubo 22B. Os acoplamentos de alta resistência 24A, 24B são acoplamentos que são

7/28 produzidos para especificações precisas e fabricados com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação conhecidas seguido de usinagem das roscas para as conexões de caixa/pino.

[011] A fabricação de conexões entre tais trens de tubo de alta resistência 20 com o uso de chaves flutuantes pneumáticas pode ser problemática. Em geral, as chaves flutuantes pneumáticas apenas deveriam entrar em contato com os acoplamentos 24A, 24B a fim de evitar a penetração cortante da superfície do tubo de alta resistências 22A, 22B. Mediante a junção de dois trens 20 em conjunto, uma das chaves flutuantes irá engatar o acoplamento (24A, 24B) do primeiro trem, mas a outra chave flutuante precisa engatar o tubo no outro trem. Como resultado, a superfície dos tubos de alta resistência 22A, 22B se torna arranhada, cortada ou danificada devido ao engate ou contato indesejado com os dentes das chaves flutuantes pneumáticas. O resultado líquido é que a vida dos tubos de alta resistência 22A, 22B pode ser bastante reduzida. Adicionalmente, o acoplamento 24A não tem qualquer ombro significativo que é útil para o engate por um elevador ou um spider. Observe que o acoplamento 24B pode ser fixado aos tubos 22A, 22B na fábrica com o uso de equipamento especial, isto é, com o uso de camadas protetoras posicionadas entre as matrizes de chave flutuante e o diâmetro externo do tubo. Tipicamente, o levantamento e composição de tais trens 20 são realizados com o uso de dispositivos que têm chaves flutuantes e cunhas “não marcantes” que não danificam os tubos 22A, 22B. Essas cunhas e chaves flutuantes especiais adicionais podem causar atrasos e custos adicionais, à medida que estão relacionadas ao projeto geral de instalação frequente de um riser para um poço submarino.

[012] A Figura 2 é um exemplo de um trem de tubulares 10 ilustrativo de um riser de recondicionamento de poço, em que o riser é fabricado com o uso dos chamados materiais de “alta resistência”, isto é, materiais com uma resistência ao

8/28 colapso de 620,53 MPa (90 ksi) ou maior, como aço de carbono de baixa liga. No exemplo representado, o trem de tubulares 10 é compreendido de duas seções de tubo de alta resistência 12A, 12B, um acoplamento de alta resistência intermediário 14, uma peça forjada de baixa resistência usinada superior 16 e uma peça forjada de baixa resistência usinada inferior 18, em que as peças forjadas 16, 18 são produzidas a partir de um material que tem uma resistência ao colapso de 586,05 MPa (85 ksi) ou menos. A Figura 2 inclui também vistas ampliadas do acoplamento de alta resistência 14 e as peças forjadas de baixa resistência 16 e 18. O comprimento geral 19 do trem de tubulares 10 e o diâmetro dos tubos 12A, 12B podem ser aproximadamente iguais àqueles apresentados para o riser descrito na Figura 1.

[013] Conforme mostrado na vista ampliada da peça forjada superior 16, a peça forjada superior 16 é compreendida de um corpo forjado 16A, uma conexão de tubo superior 16B, uma conexão de tubo inferior 16C, um ombro de suporte de riser 16D, um ombro de suporte de elevador 16E e uma área de engate de chave flutuante 16F posicionada acima do ombro de suporte de elevador 16D. O comprimento axial geral da peça forjada superior 16 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, 152,4 centímetros (5 pés). No exemplo representado, as conexões de tubo inferior e superior 16B, 16C, são ambas conexões de caixa. Conforme representado, a conexão de tubo inferior 16C é acoplado à conexão de pino na seção de tubo 12A. Para fabricar a peça forjada superior 16, uma peça forjada inicial é obtida e diversas operações de usinagem são realizadas para definir pelo menos o ombro de suporte de riser 16D e o ombro de suporte de elevador 16E na porção externa do corpo forjado 16A e para definir o furo axial que se estende através do corpo 16A da peça forjada superior 16, bem como as conexões de tubo 16B, 16C. O acoplamento intermediário 14 compreende também duas conexões de caixa que engatam as conexões de pino nas seções de

9/28 tubo 12A, 12B. O acoplamento intermediário 14 é tipicamente produzido para especificações precisas e fabricado juntamente com os tubos 12A, 12B com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação conhecidas seguido da usinagem das roscas para as conexões de caixa/pino.

[014] Conforme mostrado na vista ampliada da peça forjada inferior 18, a peça forjada inferior 18 é compreendida de um corpo forjado 18A, uma conexão de tubo superior 18B, uma conexão de tubo inferior 18C, um ombro de suporte 18D e uma área de engate de chave flutuante 18E. O comprimento axial geral da peça forjada inferior 18 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, 91,44 a 152,4 centímetros (3 a 5 pés). No exemplo representado, a conexão de tubo superior 18B é uma conexão de caixa que é adaptada para engatar a conexão de pino na seção de tubo 12B. A conexão de tubo inferior 18C é uma conexão de pino que é adaptada para engatar a conexão de caixa 16B em um outro trem de tubo 10. Para fabricar a peça forjada inferior 18, uma peça forjada inicial é obtida e diversas operações de usinagem são realizadas para definir pelo menos o ombro 18D na porção externa do corpo forjado 18A e para definir o furo axial que se estende através do corpo 18A da peça forjada inferior 18, bem como as conexões de tubo 18B, 18C.

[015] Durante as operações, o ombro de suporte 16D da peça forjada superior 16 é engatado pelo spider para manter todo o peso do riser abaixo da embarcação na superfície do mar. Posteriormente, um elevador (não mostrado) engata o ombro de suporte de elevador 16E em um outro trem de tubo 10, abaixa a conexão de pino 18C em engate com a conexão de caixa 16B da seção de tubo que é engatada pelo spider. Posteriormente, uma chave flutuante pneumática inferior (ou dispositivo de geração de torque similar) (não mostrado) é posicionada ao redor de e engata a superfície 16F do trem de tubo 10 que é engatado pelo spider, enquanto que uma chave flutuante pneumática superior (ou dispositivo de geração de torque

KaíÇrô 88701881040^

10/28 similar) (não mostrado) é posicionada ao redor de e engata a superfície 18E do trem de tubo 10 que foi posicionado logo acima do trem de tubo 10 engatado pelo spider com o uso do elevador. Posteriormente, as chaves flutuantes pneumáticas são atuadas a fim de apertar a conexão entre os dois trens de tubo 10. O elevador é acoplado ao trem de tubo agora combinado 10, o spider é retraído e o elevador abaixa os trens de tubo montados na água abaixo da embarcação.

[016] Conforme mencionado acima, é fato bem conhecido que o aço falha sob carregamento e descarregamento repetidos, ou sob inversão de estresse, em estresses menores do que a resistência máxima do aço sob cargas estáticas. A magnitude do estresse necessário para produzir falha diminui à medida que o número de ciclos de estresse aumenta. Esse fenômeno da resistência do aço diminuída a estresses repetidos é chamado de fadiga”. O perigo de tal aparecimento de rachaduras por fadiga é maior se o estresse dentro de um material for aumentado ou concentrado devido à presença de um concentrador de estresse, como, por exemplo, um defeito local, como um entalhe ou arranhão significativo que penetra na superfície externa do material, como defeito que é produzido quando os dentes das chaves flutuantes pneumáticas ou cunhas engatam o tubo. Uma vez formada, a rachadura tende a se espalhar devido às concentrações de estresse em suas extremidades. Esse espalhamento da rachadura progride sob a ação dos estresses alternados até que a seção transversal se torne tão reduzida em área que a porção restante se fratura repentinamente sob a carga.

[017] O presente pedido é direcionado a um acoplamento exclusivo para um riser de alta resistência com membros de suporte mecanicamente fixados que pode eliminar ou pelo menos minimizar alguns dos problemas observados acima.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [018] A seguir é apresentado um resumo simplificado da invenção a fim de fornecer um entendimento básico de alguns aspectos da invenção. Esse resumo não

11/28 é uma visão geral exaustiva da invenção. Não se pretende identificar elementos críticos ou essenciais da invenção ou delinear o escopo da invenção. Seu único propósito é apresentar alguns conceitos de uma forma simplificada como um prelúdio para a descrição mais detalhada que é discutida posteriormente.

[019] O presente pedido é, em geral, direcionado a diversas modalidades de um dispositivo de acoplamento exclusivo para uso em um riser de alta resistência com membros de suporte mecanicamente fixados com ombros de carga. Em uma modalidade ilustrativa, o riser compreende, entre outras coisas, um comprimento de tubo (101A), um acoplamento (102) que é acoplado ao tubo (101A), sendo que o acoplamento compreende um corpo (120) e um membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B) dos quais ambos são mecanicamente acoplados ao corpo (120) através de meio mecânico, sendo que o membro de suporte superior (109A) compreende um ombro de suporte de engate de elevador (111A), sendo que o membro de suporte inferior (109B) compreende um ombro de suporte de carga de peso de riser (111B), em que o meio mecânico compreende uma dentre uma pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes ou uma conexão rosqueada (170).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [020] O presente pedido será descrito com os desenhos em anexo, os quais representam uma esquemática, porém sem limitar seu escopo:

A Figura 1 representa um riser de recondicionamento de poço da técnica anterior ilustrativo;

A Figura 2 representa ainda outro riser de recondicionamento de poço da técnica anterior ilustrativo;

As Figuras 3 a 13 representam diversas modalidades de um acoplamento exclusivo para um riser de alta resistência com membros de suporte mecanicamente fixados com ombros de carga revelados no presente documento; e

12/28

As Figuras 14 a 15 são mais outras modalidades de um acoplamento exclusivo para um riser de alta resistência produzido a partir de material de matériaprima para acoplamento de alta resistência com ombros de carga definidos no mesmo.

[021] Embora o assunto revelado no presente documento seja suscetível a diversas modificações e formas alternativas, as modalidades específicas do mesmo têm sido mostradas a título de exemplo nos desenhos e são descritas no presente documento em detalhes. Deve-se compreender, no entanto, que a descrição no presente documento de modalidades específicas não se destina a limitar a invenção às formas particulares reveladas, mas pelo contrário, a intenção é abranger todas as modificações, equivalentes e alternativas que estão incluídos no espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [022] Diversas modalidades ilustrativas da invenção são descritas a seguir. No interesse de clareza, nem todos os recursos de uma implantação real são descritos neste relatório descritivo. Será observado, certamente, que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, inúmeras decisões específicas de implantação precisam ser tomadas para se alcançar os objetivos específicos do desenvolvedor, como a conformidade com restrições relacionadas a negócios e relacionadas ao sistema, que irão variar de uma implantação para outra. Ademais, será observado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria todavia uma tarefa de rotina para aqueles elementos versados na técnica com o benefício desta revelação.

[023] O presente assunto será agora descrito com referência às Figuras anexas. Diversas estruturas, sistemas e dispositivos são esquematicamente representados nos desenhos para propósitos de explicação apenas e a fim de não ocultar a presente revelação com detalhes que são bem conhecidos pelos versados

13/28 na técnica. No entanto, os desenhos anexos estão incluídos para descrever e explicar os exemplos ilustrativos da presente revelação. As palavras e frases usadas no presente documento devem ser compreendidas e interpretadas como tendo um significado consistente com o entendimento daquelas palavras e frases por aqueles elementos versados na técnica relevante. Nenhuma definição especial de um termo ou frase, isto é, um definição que é diferente do significado comum e habitual conforme entendido por aqueles elementos versados na técnica, é destinada a ser implicada pelo uso consistente do termo ou frase na mesma. Até o ponto em que um termo ou frase é destinado a ter um significado especial, isto é, um significado diferente daquele compreendido pelos versados na técnica, tal definição especial será expressamente apresentada no relatório descritivo de uma maneira definível que fornece de forma direta e inequívoca a definição especial para o termo ou frase. Para uso no presente documento e na reivindicação anexa, os termos “material de alta resistência” ou “alta resistência” devem ser compreendidos como significando um material com uma resistência ao colapso de 620,53 MPa (90 ksi) ou maior (conforme determinado por ASTM A370) e os termos “material de baixa resistência” ou “baixa resistência” devem ser compreendidos como significando um material com uma resistência ao colapso de 586,05 MPa (85 ksi) ou menos (conforme determinado por ASTM A370). Adicionalmente, o termo “matéria-prima para acoplamento”, para uso no presente documento e nas reivindicações, deve ser compreendido como significando um material que é fabricado por meio de técnicas de fabricação por extrusão e laminação de acordo com API SPEC 5CT, mas o termo “matéria-prima para acoplamento” não inclui materiais produzidos por processos de forjamento fabricados de acordo com a especificação A182 de ASTM.

[024] As Figuras 3 e 4 representam um exemplo de um trem de tubulares ou tubos 100 ilustrativo de um riser de recondicionamento de poço, em que o riser é fabricado com o uso de materiais de alta resistência. As Figuras 3 e 4 incluem

14/28 também vistas ampliadas de porções do trem de tubos 100. No exemplo representado, o trem de tubulares ou tubos 100 é compreendido de duas seções de tubo de alta resistência 101A, 101B, um acoplamento de alta resistência de comprimento estendido superior 102, um acoplamento de alta resistência intermediário 104 e um acoplamento de alta resistência inferior 106. Também são mostrados nas Figuras 3 e 4 membros de suporte esquematicamente representados 109 (membro de suporte superior 109A e membro de suporte inferior 109B). O membro de suporte superior 109A compreende um ombro de suporte de engate de elevador 111A, enquanto que o membro de suporte inferior 109B compreende um ombro de suporte de carga de peso de riser 111B (dos quais ambos serão coletivamente mencionados com o uso do número de referência 111). Os membros de suporte 109 são mecanicamente fixados ao corpo 120 do acoplamento superior 102 com o uso de diversas técnicas e mecanismos que serão descritos com maiores detalhes a seguir.

[025] O comprimento geral 112 do trem de tubulares 100 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, cerca de 13,72 metros (45 pés). No exemplo representado, o trem de tubos geral 100 tem uma conexão de caixa superior 108 e uma conexão de pino inferior 110. O diâmetro nominal das seções de tubo 101A, 101B pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, 17,78 a 2,22 centímetros (7 a 7/8 polegadas). Conforme mostrado na vista ampliada na Figura 3, no exemplo representado, o acoplamento superior 102 compreende um corpo 120, uma conexão de caixa superior 122U e uma conexão de caixa inferior 122L. A conexão de caixa superior 122U serve como a conexão de caixa 108 para o trem geral 100 e a conexão de caixa inferior 122L é adaptada para ser acoplada à conexão de pino do tubo 101A. Conforme mostrado na Figura 4, o acoplamento intermediário 104 compreende duas conexões de caixa, das quais a superior é adaptada para ser acoplada à conexão de pino do tubo 101A, enquanto que a

15/28 conexão de caixa inferior é adaptada para ser acoplada à conexão de pino superior do tubo 101B. Ainda com referência à Figura 4, o acoplamento inferior 106 compreende uma conexão de caixa superior 123U e uma conexão de pino inferior 123L. A conexão de caixa superior 123U é adaptada para ser acoplada à conexão de pino inferior do tubo 101B, enquanto que a conexão de pino inferior 123L é adaptada para ser acoplada à conexão de pino superior 108 de um outro trem de tubos 100 (não mostrado) mediante a montagem do riser. Certamente, após uma leitura completa do presente pedido, aqueles elementos versados na técnica irão reconhecer que a disposição ilustrativa das conexões de caixa e pino representada nas Figuras 3 e 4 pode ser prontamente modificada dependendo da configuração desejada dos componentes do riser. Por exemplo, em algumas aplicações, pode ser desejável que a conexão superior 122U do acoplamento superior 102 seja uma conexão de pino e a conexão inferior 123L do acoplamento inferior 106 seja uma conexão de caixa. Em ainda outras aplicações, o acoplamento superior 102 pode ter apenas uma única conexão de tubo rosqueada, como a conexão de caixa superior 122U representada. A extremidade inferior do acoplamento 102 pode ser soldada ou aparafusada no tubo superior 101A (através de conexões em flange). Dessa forma, a disposição ilustrativa das conexões de pino e caixa nas partes constitutivas do riser representado no presente documento não deve ser considerada como sendo uma limitação das invenções presentemente reveladas, exceto onde tais limitações são expressamente citadas nas reivindicações anexas.

[026] Ainda com referência à Figura 3, o comprimento axial geral 102L do acoplamento superior 102 pode variar dependendo da aplicação particular. Por exemplo, em uma modalidade ilustrativa, o comprimento axial 102L pode ser de cerca de 6,5 pés. O diâmetro da abertura interna 115 no acoplamento superior 102 será aproximadamente compatível com aquele dos tubos 101A, 101B. Conforme observado acima, o membro de suporte superior 109A compreende o ombro de

16/28 suporte 111A que é adaptado para ser engatado por um elevador (não mostrado). O membro de suporte inferior 109B compreende o ombro de suporte de carga de peso de riser 111B que é adaptado para ser posicionado em contato com uma estrutura de suporte em uma embarcação, por exemplo, uma plataforma de operações, a fim de sustentar, assim, todo o peso do riser posicionado abaixo das embarcações quando os trens de tubo 100 estão sendo adicionados a ou removidos do riser.

[027] No exemplo representado, os membros de suporte 109 são componentes fisicamente separados que são acoplados ao corpo 120 em uma disposição verticalmente separada. Em algumas aplicações, os membros de suporte 109 podem ter, cada um, a mesma configuração física, mas esse pode não ser o caso em todas as aplicações. No exemplo representado, o membro de suporte superior 109A tem um comprimento axial 124 enquanto que o membro de suporte inferior 109B tem um comprimento axial 125. Em um exemplo ilustrativo, os comprimentos axiais 124, 125 podem ser iguais e podem ter cerca de 17,7 centímetros (5 polegadas). Uma área de preensão de chave flutuante 126 é fornecida acima do membro de suporte superior 109A. Em um exemplo ilustrativo, o comprimento axial da área de preensão de chave flutuante 126 pode ser de cerca de 38,1 centímetros (15 polegadas). O membro de suporte superior 109A e o membro de suporte inferior 109B são axialmente espaçados em uma distância 127 que deveria ser grande o suficiente para permitir que um elevador (não mostrado) seja posicionado entre os membros de suporte 109, de modo que o elevador possa engatar o ombro 111A no membro de suporte superior 109A. Em um exemplo ilustrativo, o comprimento axial 127 pode ser de cerca de 50,8 centímetros (20 polegadas). O ombro de suporte 111B no membro de suporte inferior 109B é posicionado acima da extremidade inferior do acoplamento superior 102 em uma distância 128. Em um exemplo ilustrativo, a distância 128 pode ser de cerca de 60,96 centímetros (24 polegadas). Conforme será observado por aqueles que são

17/28 versados na técnica, após uma leitura completa do presente pedido, a distância vertical entre o ombro 111B no membro de suporte inferior 109B e o ombro 111A no membro de suporte superior 109A (a combinação das distâncias 125 e 127) deveria ser de modo que, quando o ombro inferior 111B do membro de suporte inferior 109B é engatado com uma estrutura de suporte na embarcação, a localização vertical da área de contato de chave flutuante 126 seja em uma altura que é confortável para o indivíduo que trabalha na embarcação que irá montar e desmontar o riser. Com referência à Figura 4, o acoplamento inferior 106 tem um corpo 106A, um comprimento axial 106L e uma área de engate de chave flutuante 106B. O comprimento axial 106L do acoplamento inferior 106 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, 45,72 centímetros (18 polegadas). O acoplamento intermediário de alta resistência 104 pode ser feito para especificações precisas e fabricado com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação conhecidas seguido de usinagem das roscas para as conexões de caixa. Adicionalmente, o acoplamento 104 pode ser fixado aos tubos 101A, 101B na fábrica com o uso de equipamento especial, isto é, com o uso de camadas protetoras posicionadas entre as matrizes de chave flutuante e diâmetro externo do tubo.

[028] Em relação aos materiais de construção, os componentes do trem de tubos 100 são produzidos a partir de material de alta resistência, exceto onde especificamente observado em contrário no presente documento. Em uma modalidade muito particular, o acoplamento superior 102 e o acoplamento inferior 106 são produzidos a partir de material de matéria-prima para acoplamento de alta resistência que é formado em um diâmetro externo e diâmetro interno desejados com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação seguido da usinagem das roscas, mas não inclui materiais produzidos por meio de processos de forjamento. Certamente, se for desejado, em uma outra modalidade, o corpo do acoplamento superior 102 e do acoplamento inferior 106 pode ser produzido a partir

18/28 de materiais forjados de alta resistência. No entanto, por meio da fabricação de acoplamentos inferior e superior 102, 106 a partir de material de matéria-prima para acoplamento em vez de peças forjadas, o custo do riser total pode ser bastante reduzido. Ademais, algumas operações de usinagem dispendiosas e demoradas podem ser eliminadas quando o material de matéria-prima para acoplamento é empregado em vez de peças forjadas para tais componentes.

[029] Nas modalidades mostradas nas Figuras 5 a 11, os membros de suporte 109 podem ser compreendidos de um ou mais segmentos de anel 113 que são presos ao redor do corpo 120 com o uso de diversas técnicas e mecanismos, conforme será descrito de maneira mais completa a seguir. Nas modalidades nas Figuras 5 a 11, o mecanismo de engate entre os membros de suporte 109 e o corpo 120 do acoplamento superior 106 compreende uma pluralidade de ranhuras 140 e dentes 142 correspondentes formados no corpo 120 e nos membros de suporte 109, por exemplo, uma pluralidade de ranhuras circulares 140 que são adaptadas para engatar e encaixar com uma pluralidade correspondente de dentes 142 dispostos em uma configuração circular no outro componente. Na modalidade mostrada nas Figuras 9 a 10, cada um dos membros de suporte 109 pode ser um segmento de anel parcial de peça única 113X que engata o corpo 120 muito similar a um anel de pressão, conforme será descrito de maneira mais completa a seguir. Na modalidade mostrada na Figura 12, os membros de suporte 109 são mecanicamente acoplados ao corpo 120 por uma conexão rosqueada 170.

[030] As Figuras 5 e 6 são vistas em seção transversal de uma porção de uma modalidade ilustrativa do acoplamento superior 102 em que os membros de suporte inferior e superior 109A, 109B têm a mesma configuração física e engatam o corpo 120 com o uso do mesmo mecanismo. Dessa forma, apenas um único membro de suporte 109 é mostrado nas Figuras 5 e 6 (bem como nos outros desenhos neste pedido). A linha central 130 do acoplamento superior 102 também é

19/28 representada. Na modalidade ilustrativa mostrada nas Figuras 5 a 7, os membros de suporte 109 são compreendidos de um ou mais segmentos de anel parcial 113 e um anel de retenção 132. O anel de retenção 132 é usado para prender os segmentos de anel 113 em posição engatada com o corpo 120 do acoplamento superior 102. O anel de retenção 132 é acoplado aos segmentos de anel 113 do membro de suporte 109 por meio de uma pluralidade de parafusos de pressão 134 representados de maneira simplista. A Figura 7 é uma vista em seção transversal tomada onde indicado na Figura 5. Conforme mostrado na Figura 7, nesse exemplo ilustrativo, cada um dentre os dois membros de suporte 109 é produzido a partir de dois segmentos de anel 113, em que cada um dos segmentos de anel 113 cobre menos que 180 graus da circunferência externa do corpo 120. Consequentemente, dois vãos 136 estão presentes entre os dois segmentos de cada um dos membros de suporte 109. Certamente, os membros de suporte 109 podem compreender qualquer número de segmentos de anel, como os segmentos de anel 113. Se for desejado, o membro de suporte 109 pode ser desmontado da posição engatada com o corpo 120 por meio da remoção do anel de retenção 132.

[031] Conforme mostrado na Figura 5, as ranhuras 140 podem ser formadas no corpo 120 do acoplamento superior 102 e os dentes correspondentes 142 podem ser formados nos membros de suporte 109. Na modalidade mostrada na Figura 6, as ranhuras 140 podem ser formadas nos membros de suporte 109 e os dentes correspondentes 142 podem ser formados no corpo 120 do acoplamento superior 102. A formação das ranhuras 140/dentes 142 em qualquer um dos componentes de engate se aplica a todas as modalidades reveladas no presente documento.

[032] Conforme será observado por aqueles que são versados na técnica, após uma leitura completa do presente pedido, a interação entre essas ranhuras 140/dentes 142 engatados irá sustentar o riser quando os trens de tubo 100 são adicionados a ou removidos do riser. Mais especificamente, quando o ombro de

20/28 suporte 111B do membro de suporte inferior 109B está se apoiando sobre uma estrutura (não mostrada) na embarcação, a interação entre as ranhuras140/ dentes 142 do membro de suporte inferior 109B e o corpo 120 do acoplamento superior 102 irá sustentar todo o peso do riser posicionado abaixo da embarcação. De modo similar, quando um elevador (não mostrado) engata o ombro 111A do membro de suporte superior 109A e levanta o riser, a interação entre as ranhuras 140/ dentes 142 do membro de suporte superior 109A e o corpo 120 do acoplamento superior 102 irã sustentar todo o peso do riser que é suspenso a partir do elevador. O tamanho, localização, número das ranhuras 140/dentes 142 são projetados para resistir pelo menos às cargas de cisalhamento impostas sobre as ranhuras 140/ dentes 142 durante tais operações.

[033] Em geral, as ranhuras 140/ dentes 142 podem ter qualquer configuração desejada, e as dimensões das ranhuras 140/ dentes 142 podem variar dependendo da aplicação particular. Por exemplo, com referência à modalidade mostrada na Figura 5, as ranhuras 140 podem ser, em uma modalidade, ranhuras substancialmente contínuas que são usinadas no corpo 120 ao redor de toda a circunferência do corpo 120, enquanto que os dentes correspondentes 142 são usinados nos segmentos de anel 113. A Figura 6 representa uma modalidade em que as ranhuras 140 são formadas nos segmentos de anel 113 e os dentes 142 são formados no corpo 120. As ranhuras 140/dentes 142 têm qualquer configuração de seção transversal destinada. No exemplo ilustrativo representado nas Figuras 5 e 6, as ranhuras 140/dentes 142 têm uma configuração de seção transversal genericamente retangular, mas poderiam ter facilmente outras configurações se for desejado, por exemplo, uma reentrância com uma superfície de fundo arredondada e um dente com uma extremidade arredondada correspondente. Nas diversas modalidades representadas no presente documento, existem quatro conjuntos de ranhuras 140/ dentes 142 correspondentes para cada ombro de suporte 109. Em

KaíÇrô 88701881040^

21/28 prática, qualquer número de ranhuras 140/dentes 142 para o dispositivo revelado no presente documento. Em uma modalidade ilustrativa, as ranhuras 140 ilustrativas têm uma profundidade 140D e uma largura 140W que podem variar dependendo da aplicação particular. Em um exemplo ilustrativo, a profundidade 140D pode ser de cerca de 1,27 centímetros (0,5 polegada), e a largura 140W pode ser de cerca de 1,27 centímetros (0,5 polegada). Em geral, as dimensões dos dentes 142 correspondentes irão corresponder aproximadamente às dimensões das ranhuras 140.

[034] Na modalidade mostrada nas Figuras 5 e 6 (e nas outras modalidades também), o corpo 120 do acoplamento superior 102 tem uma espessura radial 102T que é mais espessa do que a espessura radial dos tubos 101A, 101B. A espessura radial dos tubos 101A, 101B é representada de maneira simplista pela seta dupla 117 na Figura 5. Em uma modalidade ilustrativa, a espessura 102T do corpo 120 pode ser pelo menos 50% maior do que a espessura 117 dos tubos 101A, 101B. Em alguns casos, a espessura 102T pode ser até 100% maior do que a espessura dos tubos 101A, 101B. Em termos de números absolutos, em muitas aplicações, a espessura de parede dos tubos 101A, 101B pode ser limitada a cerca de 4,06 centímetros (1,6 polegadas). Nessa situação ilustrativa, a espessura 102T pode ser na ordem de cerca de 6,1 centímetros (2,4 polegadas), dependendo da aplicação particular. No exemplo ilustrativo, quando o corpo 120 é produzido a partir de matéria-prima para acoplamento, um corpo 120 que tem tal espessura adicional pode ser prontamente formado. Adicionalmente ao fornecimento de estrutura de suporte de carga para sustentar o riser quando os ombros 111 são engatados, a espessura adicional do corpo 120 significa que a área de contato de chave flutuante 126 (consulte a Figura 3) é, em um sentido relativo, muito espessa, limitando, assim, os estresses induzidos quando o acoplamento 102 é agarrado por uma chave flutuante pneumática (não mostrada). Isto é, o acoplamento 102 inovador

22/28 representado no presente documento fornece uma área de contato de chave flutuante 126 mais espessa, em que arranhões, cortes e/ou penetrações causados pelos dentes da chave flutuante pneumática podem ser mais bem tolerados, todos os quais tendem a aumentar a vida útil do riser.

[035] O corpo do membro de suporte 109 tem uma espessura radial 119. Em uma modalidade ilustrativa, a espessura radial 119 pode ser na ordem de cerca de 2,54 centímetros (1 polegada), dependendo da aplicação particular. Com referência à Figura 6, o anel de retenção 132 tem uma espessura radial 131 que pode ser na ordem de cerca de 1,27 centímetros (0,5 polegada), dependendo da aplicação particular. Em uma modalidade particular, o anel de retenção 132 pode ser produzido a partir de um material de alta resistência ou um material de baixa resistência, como aço de carbono. A fabricação do anel de retenção 132 a partir de um material de baixa resistência pode reduzir o custo total do riser. Com referência à Figura 6, no exemplo representado, o anel de retenção 132 tem uma porção 132A que se estende radialmente para dentro e é posicionado acima da superfície superior 133 do membro de suporte 109. Em uma outra configuração, o anel de retenção 132 pode ser posicionado de modo que a porção radialmente para dentro 132A seja posicionada abaixo dos ombros de suporte 111 dos membros de suporte 109, conforme indicado pelas linhas tracejadas para o anel de retenção 132 na Figura 6. Isto é, a orientação do anel de retenção 132 mostrada nas Figuras 5 e 6 pode ser invertida verticalmente, de modo que a porção 132A seja posicionada embaixo dos ombros de suporte de carga 111 dos membros de suporte 109. Em tal configuração invertida, a porção para dentro 132A do anel de retenção 132 irá se tornar de modo eficaz parte do ombro de suporte 111 dos membros de suporte 109 quando a porção 132A é defletida sob condições carregadas.

[036] A Figura 8 representa uma modalidade em que os membros de suporte 109 são inicialmente fabricados como segmentos de anel 113 e, depois que

23/28 os segmentos de anel 113 são posicionados de modo que as ranhuras 140/dentes 142 sejam adequadamente engatados, os segmentos de anel 113 são soldados em conjunto conforme refletido pela solda em costura 158 representada de maneira simplista. Na modalidade mostrada na Figura 8, o anel de retenção 132 pode ser omitido. Se for desejado, o membro de suporte 109 pode ser desmontado da posição engatada com o corpo 120 por meio do corte das soldas em costura.

[037] A Figura 9 representa uma modalidade em que os membros de suporte 109 são inicialmente fabricados como segmentos de anel 113 que incluem flanges 160. Depois que os segmentos de anel 113 são posicionados de modo que as ranhuras 140/dentes 142 sejam adequadamente engatadas, os segmentos de anel 113 são acoplados em conjunto com o uso de uma pluralidade de prendedores mecânicos 162, como o parafuso rosqueado/porca ilustrativos representados na Figura 9. Certamente, outros prendedores mecânicos, como rebites ou parafusos, também poderiam ser usados. Na modalidade mostrada na Figura 9, o anel de retenção 132 pode ser omitido. Se for desejado, o membro de suporte 109 pode ser desmontado da posição engatada com o corpo 120 por meio da remoção dos prendedores mecânicos 162.

[038] As Figuras 10 e 11 representam uma modalidade ilustrativa em que cada um dos membros de suporte 109 tem um segmento de anel parcial de peça única 113 que tem uma configuração do tipo “C” (quando visto em planta - consulte a Figura 11). Isto é, nessa modalidade, o membro de suporte 109 age muito similar a um anel de pressão que pode ser posicionado ao redor do corpo 120 do acoplamento superior 102 e impelido radialmente para dentro até o momento em que o segmento de anel do tipo C 113X encaixa em engate com o corpo 120. Em um exemplo, o segmento de anel do tipo C 113X pode se estender cerca de 359 graus ao redor da circunferência do corpo 120. Observe que nessa modalidade, conforme mostrado na Figura 10, as ranhuras 140, dentes 142 têm uma

24/28 configuração de seção transversal de auto-retenção, por exemplo, trapezoidal, que impede o movimento radial para fora do segmento de anel 113X, uma vez que as ranhuras 140/dentes 142 são adequadamente engatados uns com os outros.

[039] A Figura 12 representa uma modalidade em que os membros de suporte 109 são componentes cilíndricos que são acoplados ao corpo 120 do acoplamento superior 102 por uma conexão rosqueada 170. Mais especificamente, as roscas externas 171 são formadas no corpo 120 e roscas internas correspondentes 172 são formadas no membro de suporte cilíndrico 109. Nessa modalidade, os carregamentos sobre os membros de suporte 109 são absorvidos pela conexão rosqueada 170.

[040] Nos exemplos representados no presente documento, os membros de suporte 109 ilustrativos foram mostrados como sendo duas estruturas verticalmente separadas. No entanto, se for desejado, os dois membros de suporte 109 poderiam ser formados de tal maneira que o material se estenda entre o ombro de suporte 111A do membro de suporte superior 109A e o ombro de suporte 111B do membro de suporte inferior 109B. A Figura 13 representa um exemplo em que uma seção de espessura reduzida de material 175 está situada entre os dois ombros de suporte

111.

[041] Conforme será observado por aqueles que são versados na técnica, após uma leitura completa do presente pedido, mediante o fornecimento de um acoplamento 102 com os membros de suporte 109 descritos no presente documento, o manuseio das seções de tubo mediante a montagem ou desmontagem de um riser de alta resistência pode ser realizado mais prontamente mediante o fornecimento de ombros de suporte de carga 111 projetados especificamente que são projetados para seu propósito pretendido. Adicionalmente, o acoplamento 102 inovador revelado no presente documento inclui uma área de contato de “espessura extra” para as chaves flutuantes pneumáticas engatarem as

25/28 seções de tubo, reduzindo, assim, o impacto adverso dos arranhões ou cortes causados pelo uso de chaves flutuantes pneumáticas mediante o manuseio das seções de tubo. Ademais, dado o meio mecânico de fixação dos membros de suporte 109 ao acoplamento 102, a fixação pode ser prontamente realizada em uma usina de montagem ou fabricação em terra e o acoplamento montado pode ser acoplado a um tubo ou um trem de tubos. Finalmente, devido à natureza mecânica da fixação dos membros de suporte 109 ao corpo 120, os membros de suporte 109 podem ser prontamente removidos do corpo 120 e as ranhuras 140/dentes 142 e/ou a conexão rosqueada 170 podem ser inspecionadas acerca de danos e/ou reformadas, conforme for necessário.

[042] As Figuras 14 a 15 são ainda outras modalidades de um acoplamento de peça única exclusivo 150 para um riser de alta resistência produzido a partir de material de matéria-prima para acoplamento de alta resistência 150A com ombros de carga definidos no mesmo mediante a realização de uma ou mais operações de usinagem. Conforme mostrado na Figura 14, o acoplamento 150 é compreendido de um corpo de peça única150 que é produzido a partir de material de matéria-prima para acoplamento de alta resistência que é formado em um diâmetro externo e diâmetro interno desejado, com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação seguido da usinagem do corpo para definir os diversos ombros de suporte, reentrâncias e roscas sobre ou no corpo 150A. O acoplamento compreende uma conexão de caixa superior 122U que serve como a conexão de caixa 108 para o trem geral 100 e uma conexão de caixa inferior 122L que é adaptada para ser acoplada à conexão de pino do tubo 101A. Conforme representado, diversas operações de usinagem podem ser realizadas para definir uma pluralidade de reentrâncias 150X, 150Y no corpo 150A. A profundidade das reentrâncias 150X, 150Y é definida de modo que a espessura mínima 150T entre a parede interna do acoplamento 150 e o fundo das reentrâncias 150X, 150Y seja pelo menos igual à

26/28 espessura necessária para o tubo riser de alta resistência, por exemplo, o tubo 101A, que será acoplado ao acoplamento 150 na conexão de caixa inferior 122L. O comprimento axial geral do acoplamento 150 pode variar dependendo da aplicação particular, por exemplo, em um exemplo, pode ser de cerca de 1,98 metros (6,5 pés). O acoplamento 150 compreende o membro de suporte 111A que é adaptado para ser engatado por um elevador (não mostrado) e o ombro de suporte de carga de peso de riser 111B que é adaptado para ser posicionado em contato com uma estrutura de suporte em uma embarcação, por exemplo, uma plataforma de operações, a fim de sustentar, assim, todo o peso do riser posicionado abaixo da embarcação, quando os trens de tubo 100 estão sendo adicionados a ou removidos do riser. No exemplo representado, a reentrância superior 150X tem um comprimento axial 151 enquanto que a reentrância inferior 150Y tem um comprimento axial 154. Em um exemplo ilustrativo, os comprimentos axiais 151, 154 podem ser iguais e podem ter cerca de 50,8 centímetros (20 polegadas). Uma área de preensão de chave flutuante 126 é fornecida acima da reentrância superior 150X. Em um exemplo ilustrativo, o comprimento axial da área de preensão de chave flutuante 126 pode ser de cerca de 38,1 centímetros (15 polegadas). A reentrância superior 150X e a reentrância inferior 150Y são axialmente espaçadas por uma distância 152 que pode ser de cerca de 7,62 centímetros (3 polegadas). O corpo de alta resistência 150A do acoplamento de peça única 150 pode ser produzido para especificações precisas e fabricado com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação conhecidas. Adicionalmente, o acoplamento 150 pode ser fixado ao tubo 101A na fábrica com o uso de equipamento especial, isto é, com o uso de camadas protetoras posicionadas entre as matrizes de chave flutuante e o diâmetro externo do tubo 101A.

[043] A Figura 15 representa uma outra modalidade em que o acoplamento 150 é compreendido de um corpo de peça única 150 que é produzido a partir de

27/28 material de matéria-prima para acoplamento de alta resistência que é formado em um diâmetro externo e diâmetro interno desejado, com o uso de técnicas de fabricação por extrusão e laminação seguido da usinagem do corpo para definir os diversos ombros de suporte e roscas sobre ou no corpo 150A. Nesse exemplo, as operações de usinagem são realizadas para definir membros de suporte integrais verticalmente espaçados 157, 158 no corpo de peça única 150A. O acoplamento 150 compreende também uma conexão de caixa superior 122U que serve como a conexão de caixa 108 para o trem geral 100 e uma conexão de caixa inferior 122L que é adaptada para ser acoplada à conexão de pino do tubo 101A. Conforme representado, o acoplamento 150 compreende o membro de suporte 111A que é adaptado para ser engatado por um elevador (não mostrado) e o ombro de suporte de carga de peso de riser 111B que é adaptado para ser posicionado em contato com uma estrutura de suporte em uma embarcação, por exemplo, uma plataforma de operações, a fim de sustentar, assim, todo o peso do riser posicionado abaixo da embarcação, quando os trens de tubo 100 estão sendo adicionados a ou removidos do riser. Uma área de preensão de chave flutuante 126 é fornecida acima do membro de suporte superior 157. O membro de suporte superior 157 e o membro de suporte inferior 158 são axialmente espaçados por uma distância suficiente para um elevador engatar o ombro 111A no membro de suporte superior 157.

[044] As modalidades particulares reveladas acima são ilustrativas apenas, à medida que a invenção pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes, porém equivalentes, evidentes aos versados na técnica com o benefício das instruções no presente documento. Por exemplo, as etapas do processo apresentadas acima podem ser realizadas em uma ordem diferente. Adicionalmente, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto no presente documento mostrado, além de conforme descrito nas reivindicações abaixo. Portanto, é evidente que as modalidades particulares reveladas acima podem ser

28/28 alteradas ou modificadas e todas tais variações são consideradas dentro do escopo e espírito da invenção. Observe que o uso dos termos, como “primeiro”, “segundo”, “terceiro” ou “quarto” para descrever diversos processos ou estruturas neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas é usado apenas como uma referência de abreviação para tais etapas/estruturas e não necessariamente implicam que tais etapas/estruturas são realizadas/formadas naquela sequência ordenada. Certamente, dependendo da linguagem de reivindicação exata, uma sequência ordenada de tais processos pode ou não ser necessária. Consequentemente, a proteção pretendida no presente documento é conforme apresentado nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Riser CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um comprimento de tubo (101 A);

um acoplamento (102) que é acoplado ao tubo (101A), sendo que o acoplamento compreende um corpo (120); e um membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B) dos quais ambos são mecanicamente acoplados ao corpo (120) através de meio mecânico, sendo que o membro de suporte superior (109A) compreende um ombro de suporte de engate de elevador (111A), sendo que o membro de suporte inferior (109B) compreende um ombro de suporte de carga de peso de riser (111B), em que o meio mecânico compreende uma dentre uma pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes ou uma conexão rosqueada (170).
2. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acoplamento (102) é acoplado ao tubo (101A) através de uma conexão rosqueada.
3. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os materiais de construção para o comprimento de tubo (101A) e o acoplamento (102) compreendem materiais de alta resistência que estão em conformidade com a especificação NACE MR0175.
4. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre o membro de suporte superior (109A) e o membro de suporte inferior (109B) compreende uma pluralidade de segmentos de anel parciais (113).
5. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que as ranhuras (140) são formadas no corpo (120) e os dentes (142) são formados na pluralidade de segmentos de anel parciais (113).
6. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de

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2/4 que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que as ranhuras (140) são formadas na pluralidade de segmentos de anel parciais (113) e os dentes (142) são formados no corpo (120).
7. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre o membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B) compreende, adicionalmente, um anel de retenção (132) que engata os segmentos de anel parciais (113).
8. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre o membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B) compreende dois segmentos de anel parciais (113).
9. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os segmentos de anel parciais (113) são acoplados um ao outro por pelo menos um solda em costura.
10. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os segmentos de anel parciais (113) compreendem flanges (160) e em que os segmentos de anel parciais (113) são acoplados um ao outro por uma pluralidade de prendedores (162) que se estendem através dos flanges (160).
11. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que as ranhuras (140) são ranhuras contínuas que são formadas no corpo (120) ao redor de uma circunferência inteira do corpo (120).
12. Riser, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que tanto as ranhuras (140) como os dentes (142) têm um configuração de seção transversal genericamente retangular quando visualizados em uma seção transversal tomada através do acoplamento (102) em um plano que inclui uma linha central 130 do acoplamento (102).

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13. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre o membro de suporte superior (109A) e o membro de suporte inferior (109B) é um segmento de anel parcial de peça única (113X) que se estende ao redor de menos que uma circunferência inteira do corpo (120).
14. Riser, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que tanto as ranhuras (140) como os dentes (142) têm uma configuração de seção transversal quando visualizados em uma seção transversal tomada através do acoplamento (102) em um plano que inclui uma linha central 130 do acoplamento (102), que, quando os dentes (142) são posicionados dentro das ranhuras (140), o movimento do segmento de anel parcial de peça única (113X) para longe do corpo (120) em uma direção radial que é transversal a uma linha central 130 do acoplamento (102) é restringido.
15. Riser, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a pluralidade de ranhuras (140) e dentes (142) correspondentes e em que tanto as ranhuras (140) como os dentes (142) têm uma configuração de seção transversal genericamente trapezoidal quando visualizados em uma seção transversal tomada através do acoplamento (102) em um plano que inclui uma linha central 130 do acoplamento (102).
16. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio mecânico compreende a conexão rosqueada (170) e em que cada um dentre o membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B) são estruturas cilíndricas que compreendem roscas internas 172 formadas nos mesmos que são adaptadas para engatar roscas externas (171) formadas sobre o corpo (120).
17. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro de suporte superior (109A) e um membro de suporte inferior (109B)

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18. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (120) é produzido a partir de material de matéria-prima para acoplamento que está em conformidade com a especificação NACE MR0175.
19. Riser, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro de suporte superior (109A) e o membro de suporte inferior (109B) são feitos de um material forjado.