BR112018010850B1 - Conector para unir dois segmentos de coluna ascendente, coluna ascendente, processo de união de dois segmentos de coluna ascendente, processo de separação de dois segmentos de coluna ascendente, e utilização de uma coluna ascendente - Google Patents

Abstract

CONECTOR PARA UNIR DOIS SEGMENTOS DE COLUNA ASCENDENTE COM ANEL DE TRAVAMENTO INTERNO E PIÕES DESMONTÁVEIS. A presente invenção refere-se a um conector que compreende um anel de travamento (11) externo que permite uma conexão de tipo baioneta de um lado e de outro com dois conectores macho (9) e fêmea (8) por meio de espigas que têm faixas angulares idênticas. Por outro lado, o conector compreende pelo menos um pião desmontável (12) para bloquear o anel de travamento (11) em translação, notadamente por ocasião do travamento e do destravamento.

Description

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio da perfuração e da exploração de petróleo de jazida em mar muito profundo. Ela se refere a um conector de coluna ascendente.

[0002] Uma coluna ascendente (ou "riser") de perfuração é consti tuída por um conjunto de elementos tubulares de comprimento compreendido entre 15 e 27 m (50 e 90 pés), unidos por conectores. Os elementos tubulares são geralmente constituídos por um tubo principal munido de conectores em cada extremidade. Condutos auxiliares tubulares ditos também condutos periféricos correntemente chamados de "kill line", "choke line", "booster line" e "hydraulic line" que permitem a circulação de fluidos técnicos são previstos paralelamente ao tubo principal. Os elementos tubulares são unidos no local de perfuração, a partir de um suporte flutuante. A coluna desce na espessura de água à medida da união dos elementos tubulares, até atingir a cabeça de poço situada no fundo marinho.

[0003] Na ótica de perfurar em profundidades de água que podem atingir 3500 m ou mais, o peso da coluna ascendente se torna bastante prejudicial. Esse fenômeno é agravado pelo fato de que, para uma mesma pressão máxima de serviço, o comprimento da coluna impõe um diâmetro interno dos condutos auxiliares maior considerando a necessidade de limitar as perdas de carga.

[0004] Por outro lado, a necessidade de diminuir o tempo de união das colunas ascendentes é ainda mais crítica quanto maior for a profundidade de água, e portanto, o comprimento da coluna.

[0005] Uma coluna ascendente (ou "riser") para as outras aplica ções, notadamente a produção, o condicionamento (do inglês "completion") ou o recondicionamento (do inglês "work-over"), é também constituída por um conjunto de elementos tubulares unidos por conectores.

[0006] Os documentos FR 2925105, FR 2956693 e FR 2956694 descrevem diferentes soluções que propõem notadamente fazer os condutos auxiliares participarem, conjuntamente com o tubo principal, na retomada dos esforços longitudinais aplicados à coluna ascendente. No entanto, para os sistemas descritos nessas patentes, a fixação das linhas auxiliares em relação ao tubo principal, provoca esforços de tração nas linhas auxiliares. A fim de resistir a esses esforços de tração, as espessuras das linhas auxiliares são grandes, o que gera um aumento da massa, do tamanho dos flutuadores e em consequência disso do custo da coluna ascendente. Uma outra problemática desses conectores diz respeito à inspeção e à manutenção do anel de travamento. De fato, os anéis de travamento nas patentes precedentemente citadas não são inteiramente desmontáveis. Portanto não é possível inspecionar o conjunto do anel de travamento.

[0007] Para corrigir esse problema, os pedidos de patente WO 2015/071411 e WO 2015/169560 se referem a conectores munidos de anéis de travamento desmontáveis, graças a duas conexões de tipo baioneta. No entanto, esses dois conectores necessitam de uma disposição especial de espigas para impedir a desconexão simultânea do anel com os dois segmentos de coluna ascendente.

[0008] A presente invenção descreve uma solução que propõe uma concepção compacta de um conector por meio de um anel de tra- vamento que circunda os elementos de tubo principal. O conector de acordo com a invenção compreende um anel de travamento que permite uma conexão de tipo baioneta de um lado e de outro com dois segmen- tos de coluna ascendente, por meio de espigas que têm faixas angulares idênticas. Por outro lado, o conector compreende pelo menos um pião desmontável para bloquear o anel de travamento em translação, notadamente por ocasião do travamento e do destravamento. Assim o conector de acordo com a invenção é desmontável, e a desmontagem simultânea do anel com os dois segmentos de coluna ascendente é impedida. Além disso, as dimensões do anel (diâmetro interno quase idêntico ao diâmetro externo dos elementos de tubo principal) permitem um posicionamento do anel de travamento o mais próximo possível dos elementos de tubo principal, o que permite uma compacidade do conector.

O dispositivo de acordo com a invenção

[0009] A invenção refere-se a um conector para unir dois segmen tos de coluna ascendente, que compreende um primeiro elemento de tubo principal prolongado por um elemento conector macho, um segundo elemento de tubo principal prolongado por um elemento conector fêmea, o elemento conector macho se encaixando no dito elemento conector fêmea para conectar os ditos dois elementos de tubo principal, o dito conector compreendendo meios de travamento da dita união que compreendem um anel de travamento disposto em torno dos ditos elementos de tubo principal, o dito anel de travamento justapondo a zona de encaixe do dito elemento conector macho no dito elemento conector fêmea, o dito anel de travamento compreendendo uma primeira e uma segunda série de espigas em sua superfície interna, e os ditos elementos conectores macho e fêmea compreendendo respectivamente em sua face exterior uma terceira e uma quarta série de espigas que operam junto respectivamente com as ditas primeira e segunda séries de espigas. Os ditos meios de travamento compreendem por outro lado pelo menos um pião desmontável disposto no dito anel de travamento e que opera junto com uma espiga da dita terceira ou da dita quarta série de espigas para bloquear o dito anel de travamento em translação em relação ao dito elemento conector macho ou fêmea, e as espigas das primeira e segunda séries de espigas são salientes em faixas angulares idênticas.

[0010] De acordo com um modo de realização, cada série de es pigas compreende pelo menos uma fileira de espigas, e de preferência duas fileiras de espigas.

[0011] Vantajosamente, o dito pião desmontável é disposto entre cada espiga de uma fileira de espigas da dita terceira ou da dita quarta série de espigas.

[0012] De acordo com uma execução da invenção, o dito pião des montável é disposto ao nível da dita fileira de espigas que é a mais próxima do centro do dito anel de travamento da dita primeira ou segunda série de espigas.

[0013] De acordo com uma concepção, as distribuições circunfe- renciais das ditas espigas de duas fileiras consecutivas de espigas de uma mesma série de espigas são alternadas.

[0014] De acordo com uma variante, pelo menos uma fileira de es pigas de uma série de espigas é inscrita dentro de um diâmetro diferente de uma outra fileira da dita série de espigas.

[0015] De acordo com uma alternativa, as fileiras de espigas de pelo menos uma série de espigas são inscritas dentro de diâmetros idênticos.

[0016] De acordo com um modo de realização, o dito pião desmon tável é rosqueado e é disposto no dito anel de travamento por atarraxa- mento.

[0017] De preferência, as ditas séries de espigas compreendem pelo menos três espigas, e de preferência pelo menos quatro espigas.

[0018] De acordo com um modo de realização, os ditos elementos conectores macho e fêmea são munidos de meios de guia para a passagem respectiva de um primeiro e de um segundo elemento de tubo auxiliar.

[0019] De acordo com uma primeira variante, os ditos elementos de tubo auxiliar são solidariamente fixados aos ditos meios de guia.

[0020] De acordo com uma segunda variante, um elemento de tubo auxiliar é solidário de um dos ditos meios de guia e o outro elemento de tubo auxiliar é conectado por uma ligação deslizante com o outro dos ditos meios de guia, a dita ligação deslizante permitindo um movimento de translação relativo entre o dito elemento de tubo principal e o dito elemento de tubo auxiliar em uma distância limitada.

[0021] De acordo com uma terceira variante, os ditos dois elemen tos de tubo auxiliar são conectados por uma ligação deslizante com os ditos meios de guia.

[0022] De acordo com uma execução da invenção, uma primeira folga axial é prevista entre a dita primeira série de espigas e a dita terceira série de espigas, e uma segunda folga axial é prevista entre a dita segunda série de espigas e a dita quarta série de espigas.

[0023] De maneira vantajosa, as ditas primeiro e segunda folgas axiais são estritamente positivas e são compreendidas entre 0,5 e 30 mm, de preferência entre 0,5 e 10 mm.

[0024] Por outro lado, a presente invenção se refere a uma coluna ascendente que compreende pelo menos dois segmentos de coluna as-cendente unidos por um conector de acordo com uma das características precedentes.

[0025] Além disso, a invenção se refere a um processo de união de dois segmentos de coluna ascendente por meio de um conector de acordo com uma das características precedentes, processo para o qual são realizadas as etapas seguintes: a) um primeiro elemento de tubo principal é inserido no dito anel de travamento; b) o dito pião desmontável é inserido no dito anel de trava- mento; c) um segundo elemento de tubo principal é inserido no dito anel de travamento; e d) o dito anel de travamento é travado.

[0026] De acordo com um modo de realização, a etapa de trava- mento é executada por rotação relativa do dito anel de travamento em relação aos ditos elementos de tubo principal.

[0027] De acordo com uma execução, pelo menos uma inserção de pelo menos um elemento de tubo principal no dito anel de travamento é executada por uma translação relativa do dito anel de travamento em relação ao dito elemento de tubo principal.

[0028] De acordo com uma variante, pelo menos uma inserção de pelo menos um elemento de tubo principal no dito anel de travamento é executada por pelo menos uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação relativas do dito anel de travamento em relação ao dito elemento de tubo principal.

[0029] Por outro lado, a invenção se refere a um processo de se paração de dois segmentos de coluna ascendente unidos por meio de um conector de acordo com uma das características precedentes, processo no qual são realizadas as etapas seguintes: a) o dito anel de travamento é destravado; b) um primeiro elemento de tubo principal é retirado do dito anel de travamento; c) o dito pião desmontável é retirado do dito anel de trava- mento; e d) um segundo elemento de tubo principal do dito anel de travamento é retirado.

[0030] De acordo com um modo de realização da invenção, a etapa de destravamento é executada por rotação relativa do dito anel de travamento em relação aos ditos elementos de tubo principal.

[0031] De acordo com uma execução, pelo menos uma retirada de pelo menos um elemento de tubo principal do dito anel de travamento é executada por uma translação relativa do dito anel de travamento em relação ao dito elemento de tubo principal.

[0032] De acordo com uma variante, pelo menos uma retirada de pelo menos um elemento de tubo principal do dito anel de travamento é executada por uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação relativas do anel de travamento em relação ao dito elemento de tubo principal.

[0033] Por outro lado, a invenção se refere à utilização de uma co luna ascendente de acordo com uma das características precedentes para efetuar uma operação de perfuração, ou de recondicionamento de poço ou de produção no mar.

Apresentação sucinta das Figuras

[0034] Outras características e vantagens do sistema e do pro cesso de acordo com a invenção aparecerão com a leitura de descrição abaixo de exemplos não limitativos de realizações, fazendo-se para isso referência às Figuras anexas e descritas abaixo:

[0035] a Figura 1 esquematiza uma coluna ascendente de acordo com a invenção.

[0036] A Figura 2 ilustra um segmento de coluna ascendente de acordo com um modo de realização da invenção.

[0037] A Figura 3 ilustra o conector de acordo com um modo de realização da invenção.

[0038] A Figura 4 ilustra um elemento conector macho de acordo com um modo de realização da invenção.

[0039] A Figura 5 ilustra um elemento conector fêmea de acordo com um modo de realização da invenção.

[0040] A Figura 6 ilustra um anel de travamento para um conector de acordo com um modo de realização da invenção.

[0041] A Figura 7 ilustra uma conexão com folga de acordo com um modo de realização da invenção.

[0042] As Figuras 8a a 8d ilustram a distribuição das folgas para o modo de realização da Figura 7, respectivamente para as etapas de aproximação, de colocação em contato do anel com o elemento conector fêmea, de travamento e de colocação sob tensão.

Descrição Detalhada da Invenção

[0043] De acordo com um exemplo de realização não limitativo, a Figura 1 esquematiza uma coluna ascendente 1 instalada no mar. A coluna ascendente 1 prolonga o poço P e se estende a partir da cabeça de poço 2 até um suporte flutuante 3, por exemplo uma plataforma ou um barco. A cabeça de poço 2 é munida de um obturador correntemente chamado de "B.O.P." ou "Blow Out Preventer". A coluna ascendente 1 é constituída pela união de vários segmentos 4 unidos ponta com ponta por conectores 5. Cada segmento é composto por um elemento de tubo principal 6 munido de pelo menos um elemento de conduto auxiliar 7, também chamado de conduto periférico. Os condutos periféricos denominados "kill line" ou "choke line" são utilizados para assegurar a segurança do poço durante o desenrolar dos procedimentos de controle das vindas de fluidos sob pressão dentro do poço. A linha "choke line" é uma linha de segurança que veicula fluidos (óleo, água, gás) em proveniên-cia do poço por ocasião de uma vinda e que os dirige para o manifold de reguladores e a tocha. A linha "kill" é uma linha de segurança que permite injetar dentro do poço fluidos pesados e cimentos que permitem parar uma erupção que é incontrolável de outra maneira. O conduto auxiliar denominado "booster line" permite injetar lama dentro do poço a fim de aumentar sua velocidade de subida e de evitar a sedimentação das terras escavadas; ele serve também para substituir a lama contida dentro do riser por água antes de uma desconexão. O conduto denominado "hydraulic line" permite comandar o obturador da cabeça de poço. As linhas hidráulicas permitem alimentar os órgãos de segurança dos BPO (válvulas e acumuladores) com fluido hidráulico (água destilada carregada em glicol) sob pressão.

[0044] A Figura 2 representa esquematicamente um segmento 4 da coluna ascendente de acordo com um modo de realização não limitativo da invenção. A segmento 4 compreende um elemento de tubo principal 6 do qual o eixo constitui o eixo da coluna ascendente. Os tubos auxiliares 7 constituem linhas ou condutos auxiliares dispostos paralelamente ao eixo do tubo principal. Os elementos de tubo auxiliar 7 têm comprimentos substancialmente iguais ao comprimento do elemento de tubo principal 6, em geral compreendidos entre 10 e 30 metros. Pelo menos uma linha 7 é disposta na periferia do tubo principal. Na Figura 2, duas linhas 7 estão esquematizadas.

[0045] Um conector 5 representado na Figura 1 é constituído por dois elementos designados, em referência à Figura 2, pelo elemento conector fêmea 8 e pelo elemento conector macho 9. Os elementos conectores 8 e 9 são montados nas extremidades do elemento de tubo principal 6. O elemento conector fêmea 8 é solidário do tubo 6, por exemplo por meio de uma soldagem, de um aparafusamento, de um engaste ou de uma ligação por aperto. O elemento conector macho 9 é solidário do tubo 6, por exemplo por meio de uma soldagem, de um aparafusamento, de um engaste ou de uma ligação por aperto. Para o exemplo ilustrado, a união do elemento conector macho 9 com um elemento conector fêmea 8 de um outro segmento forma o conector 5 que transmite esforços de um segmento de coluna ascendente para o segmento seguinte, notadamente os esforços longitudinais aos quais é submetida a coluna ascendente.

[0046] O conector de acordo com a invenção é adaptado a uma coluna ascendente de perfuração, por exemplo tal como descrita em relação com as Figuras 1 e 2, mas o conector de acordo com a invenção pode também ser adaptado a uma coluna ascendente de condicionamento (do inglês "completion"), de recondicionamento (do inglês "workover") ou de produção, que possui notadamente a particularidade de não ter conduto auxiliar. De acordo com a invenção, o conector compreende: - um primeiro elemento de tubo principal prolongado por um elemento conector macho, e esse último pode ser eventualmente munido de meios de guia (por exemplo um flange macho) para a passagem de um elemento de tubo auxiliar (caso no qual a coluna ascendente compreende pelo menos uma linha auxiliar), - um segundo elemento de tubo principal prolongado por um elemento conector fêmea, e esse último pode ser eventualmente munido de meios de guia (por exemplo um flange fêmea) para a passagem de um elemento de tubo auxiliar (caso no qual a coluna ascendente compreende pelo menos uma linha auxiliar), o elemento conector macho se encaixando no elemento conector fêmea para conectar os elementos de tubo principal e os elementos de tubo auxiliar, - eventualmente, um primeiro elemento de tubo auxiliar que passa no flange macho, - eventualmente, um segundo elemento de tubo auxiliar que passa no flange fêmea, e - meios de travamento da união que compreendem: • um anel de travamento situado em torno dos elementos de tubo principal, o anel de travamento justapondo a zona de encaixe do elemento conector macho no elemento conector fêmea, o anel de trava- mento compreendendo, em sua face interna, uma primeira série e uma segunda série de espigas próprias para operar junto com uma terceira série e uma quarta série de espigas dispostas respectivamente na face exterior dos elementos conectores macho e fêmea, e • pelo menos um pião desmontável, o pião desmontável sendo disposto no anel de travamento, e sendo próprio para operar junto com pelo menos uma espiga da terceira ou quarta séries de espigas (quer dizer com uma espiga do elemento conector macho ou fêmea) para bloquear o anel de travamento em translação em relação a um dos elementos conectores macho ou fêmea.

[0047] Para o modo de realização, para o qual o conector compre ende pelo menos um elemento de tubo auxiliar, o anel de travamento é situado entre os elementos de tubo principal e os elementos de tubo auxiliares: o anel de travamento é posicionado na superfície exterior dos elementos conectores macho e fêmea, e o elemento de tubo auxiliar é situado no exterior do anel de travamento. Em outros termos, a distância entre o eixo do elemento de tubo auxiliar e o eixo do tubo principal é superior à soma do raio exterior do anel de travamento e do raio do elemento de conduto auxiliar.

[0048] Assim, graças às quatro séries de espigas, duas conexões de tipo baioneta são formadas: uma primeira entre o anel de travamento e o elemento conector macho, uma segunda entre o anel de travamento e o elemento conector fêmea. Dessa maneira, o anel de travamento é tornado desmontável em relação aos elementos conectores macho e fêmea, o que permite sua inspeção e sua manutenção.

[0049] O pião desmontável é próprio para operar junto com uma espiga de um dos dois elementos conectores macho ou fêmea, para impedir uma translação axial do anel de travamento com o elemento conector macho ou fêmea com o qual o pião desmontável está em contato. Assim, por ocasião da união de dois segmentos por meio do conector, é possível impedir a desmontagem do anel de travamento, quando o segundo elemento conector está encaixado com o primeiro elemento conector. Vantajosamente, o pião desmontável, uma vez que ele está montado no anel de travamento, é saliente sobre a parte interna do anel de travamento. A distância de saliência do pião desmontável pode ser equivalente à distância de saliência das espigas do anel de travamento. O pião desmontável pode ser montado no anel de trava- mento sobre a superfície exterior do anel de travamento. De preferência, o pião desmontável é disposto de maneira a operar junto com o elemento conector destinada a ser o primeiro a ser montado no anel de travamento. Assim, o anel de travamento pode ser suspenso (e retido) no elemento conector macho ou fêmea, que é o elemento superior (em cima), quando esse elemento macho ou fêmea é levantada para a conexão. O pião desmontável pode ser inserido no anel de travamento uma vez que a primeira união (anel de travamento e um primeiro elemento conector) está unida, mas não travada. O pião desmontável pode ser retirado do anel de travamento uma vez que a segunda união (anel de travamento e segundo elemento conector) está separada, e que a primeira união (anel de travamento e primeiro elemento conector) está destravada (quer dizer o primeiro elemento conector está no anel de travamento, mas as séries de espigas não operam juntas).

[0050] De acordo com a invenção, as espigas das primeira e se gunda séries de espigas (e a fortiori das terceira e quarta séries de espigas) são salientes em faixas angulares idênticas. É chamada de faixa angular de uma espiga, o ângulo formado pela porção de círculo ocupada pela espiga sobre o diâmetro no qual ela está inscrita. Por exemplo, se uma série de espigas compreende espigas que representam cada uma delas um sexto de círculo, então a faixa angular da espiga é de 60°. Assim, graças a essa concepção, o travamento e o destrava- mento do anel de travamento em relação aos dois elementos conectores podem resultar de uma só rotação e se torna simultâneo. Dessa maneira, o anel de travamento só é acionado em rotação entre somente duas posições angulares.

[0051] De acordo com uma primeira execução da invenção, as dis tribuições circunferenciais das primeira e segunda séries de espigas são simétricas em relação a um plano radial que passa entre as duas séries de espigas. Em outros termos, as espigas das primeira e segunda séries de espigas são confrontantes (são alinhadas). De acordo com uma segunda execução da invenção, as distribuições circunferenciais das primeira e segunda séries de espigas são opostas: a distribuição circunfe- rencial da segunda série de espigas é decalada em relação à primeira série de espigas, de um ângulo que corresponde à faixa angular de uma espiga. Em outros termos, as espigas de uma série são confrontantes nos intervalos da outra série. De acordo com uma terceira execução da invenção, as distribuições circunferenciais das espigas das primeira e segunda séries são decaladas uma em relação à outra de um ângulo que corresponde à metade da faixa angular de uma espiga (ou qualquer outro ângulo).

[0052] A disposição do anel de travamento em torno dos elemen tos de tubo principal, justapondo assim a zona de encaixe dos elementos conectores macho e fêmea implica uma equivalência do diâmetro interno do anel de travamento e do diâmetro externo dos elementos de tubo principal. A zona de encaixe corresponde à porção do conector, na qual o elemento conector macho se encaixa no elemento conector fêmea. Em outros termos, o diâmetro interno do anel de travamento corresponde substancialmente ao diâmetro externo dos elementos de tubo principal, ao qual é acrescentada a altura de saliência das espigas do anel de travamento e dos elementos conectores. Assim, o diâmetro interno do anel de travamento é substancialmente igual ao diâmetro do elemento conector macho encaixado no elemento conector fêmea.

[0053] De preferência, o anel de travamento pode ser realizado em uma só peça.

[0054] O conector pode ser projetado e dimensionado para satis fazer as especificações mencionadas pelas normas API 16 R e API 2RD editadas pelo American Petroleum Institute (Instituto Americano do Petróleo).

[0055] Os diferentes modos de realização descritos precedente mente e abaixo podem ser combinados, de maneira a combinar os efeitos dos mesmos.

[0056] De acordo com uma concepção da invenção, o pião des montável pode ser rosqueado. Ele pode nesse caso ser montado no anel de travamento por atarraxamento. Essa concepção permite uma união rápida do pião desmontável. A fim de facilitar sua montagem, o pião desmontável pode ser vazado para permitir sua manipulação com uma ferramenta.

[0057] De acordo com uma característica da invenção, o pião pode ter uma forma qualquer, notadamente ser de forma cilíndrica (de seção circular ou elíptica), cônica, paralelepipédica (de seção retangular ou quadrada), etc.

[0058] De acordo com um modo de realização da invenção, cada série de espigas compreende pelo menos uma fileira de espigas. É chamada de fileira de espigas uma distribuição circunferencial das espigas. Em cada fileira de espigas, existe uma alternância de espigas salientes e de espaços vazios (intervalos), esses espaços vazios permitem a passagem das espigas correspondentes da série de espigas com a qual a fileira de espigas opera junto.

[0059] De acordo com uma execução da invenção, as séries de espigas podem compreender uma pluralidade de fileiras de espigas, em especial duas ou três fileiras de espigas. A pluralidade de fileiras de espigas permite uma diminuição dos esforços axiais sobre as espigas, o que permite limitar a fadiga mecânica das espigas.

[0060] De acordo com uma concepção possível, cada série de es pigas compreende uma só fileira de espigas. De acordo com uma primeira alternativa, cada série de espigas compreende duas fileiras de espigas. De acordo com uma segunda alternativa, cada série de espigas compreende três fileiras de espigas. De acordo com uma terceira alternativa, duas das quatro séries de espigas compreendem uma fileira de espigas, e as duas outras séries compreendem duas fileiras de espigas. De acordo com uma quarta alternativa, duas das quatro séries de espigas compreendem duas fileiras de espigas, e as duas outras séries compreendem três fileiras de espigas.

[0061] No caso em que uma série de espigas compreende várias fileiras de espigas, então as fileiras de espigas podem estar inscritas em diâmetros diferentes. Essa concepção permite fazer passar a fileira de espigas de menor diâmetro, e assim, é possível travar e destravar a conexão de tipo baioneta por uma só rotação.

[0062] No caso em que uma série de espigas compreende várias fileiras de espigas, então as fileiras de espigas podem estar inscritas em diâmetros idênticos. Essa concepção impõe uma inserção e um trava- mento da conexão de tipo baioneta por um movimento relativo composto por uma primeira translação, uma primeira rotação, uma segunda translação e uma segunda rotação. Essa concepção permite, portanto, uma melhor segurança da conexão pois ela permite evitar uma desconexão não desejada.

[0063] Cada fileira de espigas compreende uma pluralidade de es pigas distribuídas regularmente em um diâmetro. De maneira vantajosa, as espigas das diferentes fileiras podem ser dispostas para permitir um travamento em 360°. De acordo com uma concepção, as fileiras de espigas podem compreender três espigas que têm uma faixa angular de 60°, ou 40°. De acordo com uma alternativa, as fileiras de espigas podem compreender quatro espigas que têm uma faixa angular de 45°, ou 30°. De acordo com uma alternativa, as fileiras de espigas podem compreender cinco espigas que têm uma faixa angular de 36° ou 24°. De acordo com uma outra alternativa, as fileiras de espigas podem compreender seis espigas que têm uma faixa angular de 30°. De acordo com uma alternativa, as fileiras de espigas podem compreender oito espigas que têm uma faixa angular de 22,5°, ou 15°. De maneira a ter as espigas salientes em faixas angulares idênticas, todas as fileiras de todas as séries de espigas podem compreender o mesmo número de espigas.

[0064] De acordo com um modo de realização da invenção, os meios de travamento compreendem uma pluralidade de piões desmontáveis. Assim, é possível distribuir os esforços nos piões e nas espigas em operação conjunta. Para esse modo de realização, pode ser previsto um pião em operação conjunta em cada espiga da terceira série ou da quarta série de espigas (série de espigas dos elementos conectores macho e fêmea). Alternativamente, pode ser previsto um pião desmontável em operação conjunta com uma espiga a cada duas entre as espigas da terceira ou da quarta série de espigas. Essa alternativa permite obter um compromisso entre o número de espigas e os esforços exercidos sobre as espigas. De acordo com uma variante de realização, três piões desmontáveis são previstos no conector. Essa variante de realização permite um apoio isostático.

[0065] De preferência, no caso em que a série de espigas compre ende várias fileiras de espigas, cada pião desmontável é disposto no anel de travamento ao nível da fileira de espigas, que é a mais central do anel de travamento. Em outros termos, cada pião é montado no anel de travamento ao nível da fileira de espigas que é a mais afastada das extremidades do anel de travamento.

[0066] A Figura 3 ilustra, de maneira não limitativa, um conector de acordo com um modo de realização da invenção, o conector une dois segmentos de coluna ascendente. A Figura 3 corresponde a uma vista em corte do conector. Nessa figura, somente um lado da vista em corte está representado, o segundo lado pode se deduzir por simetria axial. O eixo dos segmentos e do conector é representado horizontalmente. Nessa figura, os flanges e os elementos de tubo auxiliar não estão representados. Um elemento conector macho 9 é encaixado em um elemento conector fêmea 8. Meios de travamento travam a união. Os meios de travamento compreendem um anel de travamento 11. O anel de tra- vamento 11 é disposto em torno dos elementos conectores macho 9 e fêmea 8, justapondo para isso a zona de encaixe do elemento conector macho 9 no elemento conector fêmea 8. O anel de travamento 11 tem um diâmetro interno que corresponde substancialmente ao diâmetro externo dos elementos de tubo principal (cf. Figura 2). O anel de trava- mento 11 compreende, em sua face interna, uma primeira série de espigas 15 e uma segunda série de espigas 16. A primeira série de espigas 15 opera junto com uma terceira série de espigas 17, dispostas na face superior do elemento conector macho 9. A segunda série de espigas 16 opera junto com uma quarta série de espigas 18, dispostas na face superior do elemento conector fêmea. Por outro lado, os meios de travamento compreendem além disso pelo menos um pião desmontável 12. O pião desmontável 12 é montado no anel de travamento, de maneira a ser saliente em sua parte interna. O pião desmontável 12 é próprio para operar junto com as espigas da terceira série de espigas 17 do elemento conector macho 9. O pião desmontável 12 ilustrado tem substancialmente uma forma cilíndrica com um ressalto. O ressalto permite um posicionamento preciso do pião desmontável 12. Além disso, o pião desmontável 12 ilustrado é vazado para a passagem de uma ferramenta que permite sua colocação no lugar, e/ou para a manobra do anel de travamento 11, por exemplo por meio de uma barra de manobra.

[0067] A Figura 4 ilustra, de maneira não limitativa, um elemento conector macho 9 para o modo de realização da Figura 3. O elemento conector macho 9 é uma peça substancialmente cilíndrica, que compre- ende uma primeira extremidade 20, destinada a ser fixada a um elemento de tubo principal, e uma segunda extremidade 19, destinada a ser encaixada em um elemento conector fêmea. O elemento conector macho 9 compreende, em sua face exterior, uma terceira série de espigas constituída por duas fileiras de espigas 17A e 17B. A fileira 17A é a fileira que está mais no centro do conector. De acordo com o modo de realização ilustrado, cada fileira de espigas 17A, 17B compreende quatro espigas que têm uma faixa angular de 45°. As duas fileiras de espigas 17A, 17B são inscritas em diâmetros idênticos. Dessa maneira, a inserção e o travamento no anel de travamento (e de maneira inversa o destravamento e a retirada) são permitidos por uma combinação de duas translações e duas rotações. Além disso, as distribuições circun- ferenciais das espigas das fileiras 17A e 17B são alternadas: as espigas da fileira 17A são confrontantes aos (são alinhadas com os) intervalos entre duas espigas da fileira 17B e inversamente.

[0068] A Figura 5 ilustra, de maneira não limitativa, um elemento conector fêmea 8 para o modo de realização da Figura 3. O elemento conector fêmea 8 é uma peça substancialmente cilíndrica, que compreende uma primeira extremidade 21, destinada a ser fixada a um elemento de tubo principal, e uma segunda extremidade 22, destinada ao encaixe de um elemento conector macho. O elemento conector fêmea 8 compreende, em sua face exterior, uma quarta série de espigas constituída por duas fileiras de espigas 18A e 18B. A fileira 18A é a fileira que está mais no centro do conector. De acordo com o modo de realização ilustrado, cada fileira de espigas 18A, 18B compreende quatro espigas que têm uma faixa angular de 45°. As duas fileiras de espigas 18A, 18B são inscritas em diâmetros diferentes. Dessa maneira, a inserção e o travamento (e de maneira inversa o destravamento e a retirada) no anel de travamento são permitidos por uma única translação. Além disso, as distribuições circunferenciais das espigas das fileiras 18A, 18B são alternadas: as espigas da fileira 18A são confrontantes aos (são alinhadas com os) intervalos entre duas espigas da fileira 18B e inversamente.

[0069] A Figura 6 ilustra, de maneira não limitativa, de acordo com uma vista em corte, um anel de travamento 11 para o modo de realização da Figura 3. O anel de travamento 11 é uma peça substancialmente cilíndrica. O anel de travamento 11 compreende, em sua superfície interna, uma primeira série de espigas 15 e uma segunda série de espigas 16 (as espigas das primeira e segunda séries são representadas esquematicamente: as dimensões não são respeitadas). A primeira série de espigas 15 é própria para operar junto com a terceira série de espigas do elemento conector macho. A segunda série de espigas 16 é própria para operar junto com a quarta série de espigas do elemento conector fêmea. De acordo com o modo de realização ilustrado, cada série de espigas 15, 16 compreende duas fileiras de espigas 15A, 15B e 16A, 16B. As fileiras 15A e 16A são as fileiras de espigas que estão mais no centro. Cada fileira de espigas compreende quatro espigas que têm uma faixa angular de 45°. No exemplo ilustrado, as espigas das fileiras de espigais centrais 15A, 16A são inscritas em diâmetros inferiores aos di-âmetros das fileiras de espigas externas 15B, 16B. No entanto, para operar junto com as espigas do elemento conector macho ilustrado na Figura 4, as fileiras 15A, 15B da primeira série podem estar inscritas em diâmetros idênticos. Além disso, as distribuições circunferenciais das espigas das fileiras 15A, 15B são alternadas: as espigas da fileira 15A são confrontantes aos (são alinhadas com os) intervalos entre duas espigas da fileira 15B e inversamente. Da mesma maneira, as distribuições circunferenciais das espigas das fileiras 16A, 16B são alternadas: as espigas da fileira 16A são confrontantes aos (são alinhadas com os) intervalos entre duas espigas da fileira 16B e inversamente. Por outro lado, para o modo de realização ilustrado, as distribuições circunferen- ciais das espigas das primeira e terceira séries são simétricas em relação a um plano radial situado entre as primeira e terceira séries de espigas: as espigas da fileira 15A são confrontantes às (são alinhadas com as) espigas da fileira 16A, e as espigas da fileira 15B são confrontantes às (são alinhadas com as) espigas da fileira 16B.

[0070] Quando a coluna ascendente é prevista com pelo menos uma linha auxiliar, os elementos conectores macho e fêmea podem compreender meios de guia dos elementos de tubo auxiliar. Esses meios de guia podem ser um flange (por exemplo formado por um alargamento do diâmetro dos elementos conectores macho e fêmea), um suporte (que pode por exemplo ser fixado sobre os elementos conectores macho e fêmea), uma placa guia (que pode por exemplo ser fixada sobre os elementos conectores macho e fêmea) ou qualquer meio análogo. O flange, o suporte e a placa podem compreender pelo menos um orifício para a passagem dos elementos de tubo auxiliar.

[0071] Para esse modo de realização, o anel de travamento é dis posto entre o elemento de tubo principal e os elementos de tubo auxiliar. O anel de travamento é posicionado sobre a superfície exterior dos elementos conectores macho e fêmea, e o elemento de tubo auxiliar é situado no exterior do anel de travamento. Em outros termos, a distância entre o eixo do elemento de tubo auxiliar e o eixo do tubo principal é superior à soma do raio exterior do anel de travamento e do raio do elemento de conduto auxiliar. O anel de travamento tem um diâmetro inferior ao diâmetro periférico (o maior diâmetro) dos elementos conectores macho e fêmea munidos dos meios de guia.

[0072] O conector de acordo com a invenção pode ser previsto de maneira a que o elemento de tubo auxiliar possa ter um movimento relativo em relação ao elemento de tubo principal. Para isso, os dois ele- mentos de tubo auxiliar podem ser montados em ligação de pivô deslizante ou em ligação deslizante nos meios de guia (por exemplo em um suporte de um lado e em uma placa guia do outro). No presente pedido, uma ligação de pivô deslizante designa uma ligação que liga um primeiro sólido a um segundo sólido, o primeiro sólido podendo ser submetido a uma translação em relação ao seguindo sólido na direção de um eixo, e o primeiro sólido podendo pivotar em relação ao segundo sólido em torno desse mesmo eixo. Assim, o elemento de conduto auxiliar pode deslizar e pivotar de acordo com sua direção axial em relação ao tubo principal, o elemento de conduto auxiliar não sendo livre de movimento nas direções radial e tangencial. No presente pedido, uma ligação deslizante designa uma ligação que liga um primeiro sólido a um segundo sólido, o primeiro sólido podendo ser submetido a uma translação em relação ao segundo sólido na direção de um eixo. Assim, o elemento de conduto auxiliar pode deslizar de acordo com sua direção axial em relação ao tubo principal.

[0073] Em variante, o conector de acordo com a invenção pode ser previsto de maneira a que o elemento de tubo auxiliar não possa ter nenhum movimento relativo com o elemento de tubo principal. Para isso, os dois elementos de tubo auxiliar podem ser solidariamente fixados nos meios de guia, por exemplo nos dois flanges. Assim, as tensões axiais podem ser distribuídas na linha principal e nas linhas auxiliares.

[0074] Alternativamente, o conector de acordo com a invenção pode ser previsto de maneira a que, por um lado, o elemento de tubo auxiliar não possa ter nenhum movimento relativo com o elemento de tubo principal, e que, por outro lado, o elemento de tubo auxiliar possa ter um movimento relativo com o elemento de tubo principal. Para isso, o elemento de tubo auxiliar pode ser solidariamente fixado a um primeiro meio de guia, por exemplo um flange, e estar em ligação de pivô desli- zante com um segundo meio de guia, por exemplo um flange. A distância de movimento relativo pode ser limitada, por exemplo por um meio de regulagem de folga. Em outros termos, o segmento de coluna ascendente compreende em cada uma de suas extremidades meios de ligação, esquematizados na Figura 2, que permitem por um lado ligar axialmente um elemento de conduto auxiliar 7 ao tubo principal 6 e por outro lado formar a ligação de pivô deslizante entre o elemento de conduto auxiliar 7 e o tubo principal 6.

[0075] Para essa última variante de realização, a ligação de en- castramento entre o elemento de conduto auxiliar e o elemento de conduto principal é realizada ao nível do elemento conector fêmea, e a ligação de pivô deslizante entre o elemento de conduto auxiliar e o elemento de conduto principal é realizada ao nível do elemento conector macho. Alternativamente, a ligação de encastramento entre o elemento de conduto auxiliar e o elemento de conduto principal é realizada ao nível do elemento conector macho, e a ligação de pivô deslizante entre o elemento de conduto auxiliar e o elemento de conduto principal é realizada ao nível do elemento conector fêmea.

[0076] Os tubos auxiliares são submetidos a esforços de com pressão axial engendrados pela diferença de pressão interna/externa que gera um "efeito de fundo" que se aplica nas extremidades de tubos (por exemplo as linhas auxiliares podem ser submetidas a pressões da ordem de 1034 bars, ou seja, 15000 psi). Sob essas pressões, os elementos do tubo principal se alongam, e os elementos dos tubos auxiliares se encurtam até que a folga seja nula. Quando a folga se torna nula, todas as linhas se alongam de maneira idêntica. Os elementos do tubo principal são suscetíveis de se alongarem pois eles devem suportar na totalidade ou parcialmente, por um lado o peso da coluna ascendente e o peso da lama de perfuração, e por outro lado, os esforços de tensão impostos à coluna ascendente para manter a mesma substancialmente vertical. Em geral, os elementos de tubo principal no topo da coluna ascendente, quer dizer próximos da superfície do mar, são submetidos aos esforços de tensão máximos, e, portanto, ao alongamento máximo. Os elementos dos tubos auxiliares são suscetíveis de se encurtarem sob o efeito da diferença entre a pressão interna e a pressão externa devida ao fluido que eles contêm. De fato, o fluido aplica uma pressão nas extremidades dos elementos de tubo auxiliar impondo para isso esforços de compressão aos elementos de tubo auxiliar. Além disso, a deformação radial do tubo devida à diferença entre a pressão interna e a pressão externa acarreta um encur-tamento do tubo. Em geral os elementos no pé de coluna ascendente, quer dizer na proximidade do fundo marinho, são submetidos à diferença de pressão interna/externa máxima, e, portanto, ao encurtamento máximo.

[0077] Enquanto a folga for positiva, o elemento de tubo auxiliar e o elemento de tubo principal situados na mesma altura podem variar de comprimento independentemente uns em relação aos outros. Em contrapartida quando a folga J se torna nula, quer dizer quando o meio de regulagem de folga está em contato com o flange, o elemento de tubo auxiliar e o elemento de tubo principal 6 correspondente formam um conjunto hiperestático: o elemento de tubo auxiliar é solidário com o elemento de tubo principal por um lado ao nível do meio de fixação, e por outro lado ao nível do batente que está em contato com o flange. Em consequência disso, o elemento de tubo principal induz esforços de tensão no elemento de tubo auxiliar, e reciprocamente.

[0078] Assim, essas ligações permitem distribuir os esforços de tensão, que são aplicados em cada um dos segmentos da coluna ascendente, entre o tubo principal e os elementos de conduto auxiliar. A integração de acordo com a invenção via a colocação no lugar da folga permite aumentar a contribuição do tubo principal e em consequência disso reduzir os esforços axiais nas linhas periféricas. A redução dos esforços axiais nas linhas periféricas graças a essa integração apresenta um benefício no dimensionamento das ponteiras e no dimensionamento das espessuras dos tubos auxiliares.

[0079] Vantajosamente, a folga é escolhida em função do compri mento do segmento, de fato as deformações das diferentes linhas dependem do comprimento dessas últimas. Para um segmento de coluna ascendente clássica de 75 ou 90 pés (22,86 m e 27,43 m), a folga pode ser regulada entre 0 e 1,5 polegada (0 e cerca de 38,1 mm). De preferência, a folga pode ser escolhida entre 0,1 e 1 polegada (2,54 e 25,4 mm) para uma distribuição ótima dos esforços nas linhas, que permite engendrar uma diminuição da massa da coluna ascendente. Alternativamente, a folga pode ser escolhida entre 0,1 e 0,25 polegada (2,54 e 6,35 mm). De acordo com uma alternativa a folga pode ser escolhida entre 0,25 e 1 polegada (6,35 mm e 25,4 mm). Uma solução preferencial que apresenta um bom compromisso é uma folga de cerca de 0,5 polegada (12,7 mm) ou uma polegada (25,4 mm).

[0080] A fim de facilitar a montagem e de evitar problemas de blo queio do pião em caso de desgaste, pelo menos uma folga axial pode ser realizada entre um elemento conector e o anel de travamento. De preferência, a folga axial e estritamente positiva.

[0081] De acordo com um modo de realização da invenção, uma folga axial é realizada entre cada elemento conector e o anel de trava- mento. Assim, os problemas ligados ao desgaste das espigas podem ser evitados, o que facilita a manipulação do anel de travamento. As duas folgas axiais podem ser idênticas ou distintas. As folgas axiais são distribuídas no conector à medida das etapas de montagem, trava- mento, destravamento, colocação sob tensão do conector. Por exemplo, por ocasião da montagem, uma folga axial pode existir entre as espigas que operam juntas entre si, e uma vez que o conector está travado e sob tensão, uma folga axial pode existir entre as extremidades dos dois elementos conectores.

[0082] Cada folga axial, estritamente positiva, pode ser compreen dida entre 0,5 e 30 mm, e de preferência entre 0,5 e 10 mm. Acima de 30 mm, o efeito técnico relativo à evitação dos problemas de bloqueio permanece presente, no entanto, o volume aumenta.

[0083] A Figura 7 ilustra esquematicamente, e de maneira não li mitativa, as folgas axiais que podem existir dentro do conector em uma posição travada do conector. Essa Figura é uma ampliação ao nível da zona de contato entre os elementos conectores macho e fêmea, de acordo com uma vista similar à Figura 3. Uma primeira folga axial J1 é formada entre o elemento conector macho 9 e o anel de travamento 11. Uma segunda folga axial J2 é formada entre o elemento conector fêmea 8 e o anel de travamento 11. As duas folgas axiais podem ser idênticas, e podem por exemplo valer cerca de 1, 2, 3, 4 ou 5 mm.

[0084] Por outro lado, de acordo com uma concepção do conector, o anel pode compreender meios de limitação da rotação do anel, por exemplo batentes, esses meios limitando uma rotação do anel de trava- mento para um ângulo igual à faixa angular das espigas.

[0085] Além disso, de acordo com uma característica da invenção, o conector pode compreender meios de bloqueio do anel de travamento em pelo menos uma posição, notadamente na posição travada ou na posição destravada. Os meios de bloqueio do anel de travamento permitem evitar qualquer destravamento não desejado do anel de trava- mento.

[0086] De acordo com um modo de realização da invenção, os ele mentos de tubo auxiliar são tubos fretados por fios de reforço, tais como fibras de vidro, de carbono, ou feitos de aramida revestidos por uma matriz polimérica. Assim, a resistência e o peso das linhas auxiliares são otimizados. De fato, a presente invenção é especialmente adaptada para os elementos de tubos auxiliares fretados que apresentam a vantagem de reduzir a espessura de aço e, portanto, o peso da coluna ascendente. O inconveniente da fretagem de apresentar uma menor rigidez em flexão é compensado pela folga que permite limitar a flambagem dos condutos auxiliares. Alternativamente, os elementos de tubo principal e de tubos auxiliares podem ser compostos em liga metálica, por exemplo uma liga de alumínio ou feitos de liga de titânio.

[0087] De acordo com uma concepção da invenção, o anel de tra- vamento pode compreender meios de manipulação que são externos ao anel de travamento. Esses meios de manipulação permitem fazer o anel de travamento girar. Por exemplo, os meios de manipulação podem ser uma barra de manipulação. De acordo com uma concepção, os meios de manipulação podem ser inseridos em um pião.

[0088] Além disso, a presente invenção se refere a uma coluna ascendente, que compreende pelo menos dois segmentos de coluna ascendente unidos por um conector tal como descrito precedentemente. O conector pode ser realizado de acordo com qualquer uma das combinações dos modos de realização precedentemente descritos: pluralidade de piões desmontáveis, pluralidade de fileiras de espigas, fileiras de espigas inscritas em diâmetros idênticos ou distintos, folgas axiais...

[0089] Por outro lado, a presente invenção se refere à utilização de uma tal coluna ascendente (com qualquer uma das combinações de modos de realização precedentemente descritos) para efetuar uma operação de perfuração no mar, para o recondicionamento de um poço no mar ("work-over"), para produzir um efluente de petróleo no mar...

[0090] Por outro lado, a presente invenção se refere a um pro cesso de união de dois segmentos de coluna por meio de um conector de acordo com a invenção. Para esse processo, é possível executar as etapas seguintes: a) o anel de travamento é inserido em um primeiro elemento de tubo principal, em especial o elemento conector macho ou o ele-mento conector fêmea, assim o primeiro elemento de tubo principal é posicionado no anel de travamento sem ser travado; b) pelo menos um pião desmontável é inserido no anel de travamento, assim o primeiro elemento de tubo principal é posicionado no anel de travamento, sendo bloqueado em translação, e possui ainda um movimento de rotação, ele não está, portanto, travado; c) um segundo elemento de tubo principal é inserido no anel de travamento, em especial o elemento conector macho ou fêmea, de maneira a encaixar o elemento conector macho no elemento conector fêmea, assim, o segundo elemento de tubo principal é posicionado no anel de travamento sem estar travado; e d) o anel de travamento é travado, por rotação do anel de travamento, essa rotação única trava os dois elementos conectores que não têm mais movimentos relativos em relação ao anel de travamento.

[0091] Para a etapa d), por ocasião do travamento, a rotação do anel engendra a operação conjunta respectiva das primeira e terceira séries de espigas, e das segunda e quarta séries de espigas. A rotação que permite o travamento simultâneo das duas conexões de tipo baioneta é uma rotação de um ângulo que corresponde à faixa angular das espigas. Por exemplo se as espigas têm uma faixa angular de 36°, então a rotação de travamento é uma rotação de 36°.

[0092] Para a etapa b), o bloqueio em translação axial do primeiro elemento de tubo principal em relação ao anel de travamento é realizado: e) em uma primeira direção axial pelo contato do/dos pião(ões) desmontável(eis) com as espigas do elemento conector, e f) na segunda direção axial: • pelo contato das espigas do anel de travamento com as espigas do elemento conector em caso de pluralidade de fileiras de espigas inscritas em um mesmo diâmetro, ou • pela gravidade, que impede que o anel de travamento seja submetido a uma translação para cima quando o anel de travamento é suspenso.

[0093] As etapas de inserção consistem em colocar no lugar o anel de travamento no elemento conector em questão, de maneira a que uma só rotação subsequente possa permitir o travamento do conector.

[0094] Em certos casos, as etapas de inserção correspondem a um só movimento de translação relativa do anel em relação ao elemento conector. Esse é o caso, por exemplo, quando a série de espigas em questão só compreende uma fileira de espigas, ou quando a série de espigas em questão compreende uma pluralidade de fileiras de espigas inscritas em diâmetros diferentes. Essa translação permite colocar em posição as espigas para o bloqueio da conexão de tipo baioneta.

[0095] Em outros casos, as etapas de inserção correspondem a um movimento combinado que compreende uma primeira etapa de translação, seguida por uma primeira rotação e seguida por uma segunda translação. Trata-se de movimentos relativos entre o anel de tra- vamento e o elemento conector em questão. Esse é, por exemplo, o caso quando a série de espigas em questão compreende uma pluralidade de fileiras de espigas inscritas em diâmetros idênticos. Os dois primeiros movimentos relativos permitem fazer passar uma primeira fileira de espigas. A última etapa de translação permite colocar em posição as espigas para o bloqueio da conexão de tipo baioneta.

[0096] De acordo com um modo de realização da invenção, para o qual vários piões são montados para operar junto com as espigas do elemento conector macho, e para o qual a primeira e a terceira série de espigas compreendem duas fileiras de espigas inscritas em diâmetros idênticos, e as segunda e quarta séries de espigas compreendem duas fileiras de espigas inscritas em diâmetros diferentes, o processo pode compreender as etapas seguintes: a) o elemento conector macho é inserido no anel de trava- mento, por meio de uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação; b) os piões desmontáveis são inseridos no anel de trava- mento; c) o elemento conector fêmea é inserido no anel de trava- mento, por uma púnica translação, de maneira a encaixar o elemento conector macho no elemento conector fêmea; e d) o anel de travamento é travado, por rotação do anel de travamento.

[0097] Por outro lado, a presente invenção se refere a um pro cesso de separação de dois segmentos de coluna por meio de um conector de acordo com a invenção. Para esse processo, é possível executar as etapas seguintes: a) o anel de travamento é destravado, por rotação do anel de travamento, essa rotação única destrava os dois elementos conectores que podem ter movimentos relativos em relação ao anel de travamento; b) um segundo elemento de tubo principal é retirado do anel de travamento, em especial o elemento conector macho ou fêmea, de maneira a liberar o encaixe do elemento conector macho do elemento conector fêmea, assim, o segundo elemento de tubo principal é extraído do anel de travamento, enquanto que o outro elemento de tubo principal permanece destravado mas está bloqueado em translação no anel de travamento, notadamente por pelo menos um pião desmontável; c) pelo menos um pião desmontável é retirado do anel de travamento, assim o primeiro elemento de tubo principal é posicionado no anel de travamento, estando assim destravado e livre de movimento; e d) o primeiro elemento de tubo principal é retirado do anel de travamento, em especial o elemento conector macho ou o elemento conector fêmea, assim o primeiro elemento de tubo principal é extraído do anel de travamento.

[0098] Para a etapa a), por ocasião do destravamento, a rotação do anel libera a operação conjunta respectiva das primeira e terceira séries de espigas, e das segunda e quarta séries de espigas. A rotação que permite o destravamento simultâneo das duas conexões de tipo baioneta é uma rotação de um ângulo que corresponde à faixa angular das espigas. Por exemplo se as espigas têm uma faixa angular de 36°, então a rotação de travamento é uma rotação de 36°.

[0099] As etapas de retirada consistem em extrair o elemento co nector em questão do anel de travamento, a partir de uma posição na qual o elemento conector está posicionado no anel de travamento.

[00100] Em certos casos, as etapas de retirada correspondem a um só movimento de translação relativa do anel em relação ao elemento conector. Esse é o caso, por exemplo, quando a série de espigas em questão só compreende uma fileira de espigas, ou quando a série de espigas em questão compreende uma pluralidade de fileiras de espigas inscritas em diâmetros diferentes. Essa translação permite liberar as espigas da conexão de tipo baioneta.

[00101] Em outros casos, as etapas de retirada correspondem a um movimento combinado que compreende uma primeira etapa de translação, seguida por uma primeira rotação e seguida por uma segunda translação. Trata-se de movimentos relativos entre o anel de travamento e o elemento conector em questão. Esse é, por exemplo, o caso quando a série de espigas em questão compreende uma pluralidade de fileiras de espigas inscritas em diâmetros idênticos. A primeira etapa de translação permite liberar as espigas da segunda série de espigas. Os dois últimos movimentos relativos permitem fazer passar uma primeira fileira de espigas.

[00102] De acordo com um modo de realização da invenção, para o qual vários piões são montados para operar junto com as espigas do elemento conector macho, e para o qual a primeira e a terceira série de espigas compreendem duas fileiras de espigas inscritas em diâmetros idênticos, e as segunda e quarta séries de espigas compreendem duas fileiras de espigas inscritas em diâmetros diferentes, o processo compreende as etapas seguintes: a) o anel de travamento é destravado, por rotação do anel de travamento; b) o elemento conector fêmea é retirado do anel de trava- mento, por um único movimento de translação de maneira a liberar o encaixe do elemento conector macho do elemento conector fêmea; c) os piões desmontáveis são retirados no anel de trava- mento; e d) o elemento conector macho é retirado do anel de trava- mento, por um movimento combinado de uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação.

[00103] Para o modo de realização, para o qual duas folgas axiais são previstas de um lado e de outro entre os elementos conectores e o anel de travamento, a distribuição das folgas axiais é ilustrada nas Figuras 8a a 8d para diferentes etapas da união. Essas Figuras são vistas em corte similares à vista em corte da Figura 3, e ilustram etapas da união do elemento conector macho 9 no elemento conector fêmea 8 por meio de um anel de travamento 11 e de piões desmontáveis 12.

[00104] O travamento do conector pode ser realizado pelas opera ções seguintes:

[00105] 1. Fase de aproximação (figura 8a): encaixe da parte ma cho 9 na parte fêmea 8. As denteaduras do anel de travamento 11 passam entre aquelas do elemento fêmeas 8.

[00106] 2. O encaixe prossegue (figura 8b), o anel de travamento 11 vem em contato na parte superior do elemento fêmea 8. Nesse estágio, uma folga axial J1 existe entre o elemento conector macho 9 e o elemento conector fêmea 8, a extremidade do elemento conector fêmea 8 está em contato C com o anel de travamento, enquanto que uma folga axial J2 existe entre as espigas das segunda 16 e quarta 18 séries de espigas, quer dizer entre as fileiras centrais 16A e 18A e entre as fileiras externas 16B e 18B das segunda e quarta séries.

[00107] 3. No final do encaixe (figura 8c), o elemento macho 9 vem em contato na parte superior do elemento fêmea 8. Nesse estágio, uma folga axial J1 existe entre espigas das primeira 15 e terceira 17 séries de espigas (quer dizer entre as fileiras centrais 15A e 17A e entre as fileiras externas 15B e 17B das segunda e quarta séries), as extremidades dos dois elementos conectores estão em contato C, enquanto que uma folga axial J2 entre as espigas das segunda 16 e quarta 18 séries de espigas (quer dizer entre as fileiras centrais 16A e 18A e entre as fileiras externas 16B e 18B das segunda e quarta séries). No final dessa etapa, o conector está pronto para ser travado.

[00108] 4. A rotação do anel para o travamento (figura 8d) vem co locar em coincidência as quatro fileiras de denteaduras. Esse último não corre mais o risco de ser entravado pois a superfície de deslizamento se situa em uma zona pouco solicitada. No final do travamento, a colocação em tensão da coluna ascendente vem colocar as denteaduras dos dois sistemas de tipo baioneta em contato. Assim, um contato C é realizado ao nível das espigas das quatro séries de espigas, e uma folga axial que corresponde à soma J1 + J2 existe entre as extremidades dos elementos conectores macho 9 e fêmea 8.

[00109] Para esse exemplo, as folgas axiais J1 e J2 podem ser di ferentes ou idênticas e podem valer 1, 2, 3, 4, ou 5 mm.

[00110] O dispositivo de acordo com a invenção oferece uma solu ção interessante para montar rapidamente e simplesmente uma coluna ascendente da qual os esforços de tensão são distribuídos entre os elementos de tubos auxiliares e o tubo principal. De fato, a conexão de um segmento de coluna ascendente com um outro segmento de coluna ascendente é realizada em uma única operação por meio da rotação do anel de travamento. Essa conexão permite colocar em comunicação e tornar estanque o elemento de tubo principal de um segmento com aquele do outro segmento e, simultaneamente, colocar em comunicação e tornar estanque os elementos de condutos auxiliares de um dos segmentos com aqueles do outro segmento.

[00111] Para o modo de realização, para o qual a coluna ascen dente compreende pelo menos uma linha auxiliar, o conector compacto de acordo com a invenção permite minimizar os esforços de flexão nos flanges, e, portanto, reduzir as dimensões dos flanges e tornar mais leve o peso dos conectores. Por outro lado, o fato de que o anel seja posicionado entre o elemento de tubo principal e os elementos de tubo auxiliar permite aumentar a resistência do conector. De fato, o anel retém os flanges e impede as flexões dos mesmos. Por outro lado, esse posicionamento permite reduzir o problema de interferência das conexões das linhas auxiliares, pois os momentos de flexão engendrados pelos esforços axiais fora dos eixos são de sinais opostos. Além disso, na posição travada, as espigas do anel estão engatadas com as espigas do elemento conector fêmea que são posicionadas na parte maciça do elemento conector fêmea.

Claims (25)

1. Conector para unir dois segmentos de coluna ascendente, que compreende um primeiro elemento de tubo principal (6) prolongado por um elemento conector macho (9), um segundo elemento de tubo principal (6) prolongado por um elemento conector fêmea (8), o elemento conector macho (9) se encaixando no dito elemento conector fêmea (8) para conectar os ditos dois elementos de tubo principal (6), o dito conector compreendendo meios de travamento da dita união que compreendem um anel de travamento (11) disposto em torno dos ditos elementos de tubo principal (6), o dito anel de travamento (11) justapondo a zona do encaixe do dito elemento conector macho (9) no dito elemento conector fêmea (8), o dito anel de travamento (11) compreendendo uma primeira (15) e uma segunda (16) série de espigas em sua superfície interior, e os ditos elementos conectores macho (9) e fêmea (8) compreendendo respectivamente em sua face exterior uma terceira (17) e uma quarta (18) série de espigas que operam junto respectivamente com as ditas primeira (15) e segunda (16) séries de espigas, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de travamento compreendem por outro lado pelo menos um pião desmontável (12) disposto no dito anel de travamento (11) e que opera junto com uma espiga da dita terceira (17) ou da dita quarta (18) série de espigas para bloquear o dito anel de travamento (11) em translação em relação ao dito elemento conector macho (9) ou fêmea (8), e em que as espigas das primeira (15) e segunda (16) séries de espigas são salientes em faixas angulares idênticas.

2. Conector de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada série de espigas (15, 16, 17, 18) compreende pelo menos uma fileira de espigas, e de preferência duas fileiras de espigas.

3. Conector, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito pião desmontável (12) é disposto entre cada espiga de uma fileira de espigas da dita terceira (17) ou da dita quarta (18) série de espigas.

4. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o dito pião desmontável (12) é disposto ao nível da dita fileira de espigas que é a mais próxima do centro do dito anel de travamento (11) da dita primeira (15A) ou segunda série (16A) de espigas.

5. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que as distribuições circunferenciais das ditas espigas de duas fileiras consecutivas de espigas de uma mesma série de espigas são alternadas.

6. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma fileira de espigas de uma série de espigas é inscrita dentro de um diâmetro diferente de uma outra fileira da dita série de espigas.

7. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que as fileiras de espigas de pelo menos uma série de espigas são inscritas dentro de diâmetros idênticos.

8. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito pião desmontável (12) é rosqueado e é disposto no dito anel de travamento (11) por atar- raxamento.

9. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as ditas séries de espigas (15, 16, 17, 18) compreendem pelo menos três espigas, e de preferência pelo menos quatro espigas.

10. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos conectores macho (9) e fêmea (8) são munidos de meios de guia para a passagem respectiva de um primeiro e de um segundo elemento (7) de tubo auxiliar.

11. Conector, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de tubo auxiliar (7) são solidariamente fixados aos ditos meios de guia.

12. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um elemento de tubo auxiliar (7) é solidário de um dos ditos meios de guia, e o outro elemento de tubo auxiliar (7) é conectado por uma ligação deslizante com o outro dos ditos meios de guia, a dita ligação deslizante permitindo um movimento de translação relativo entre o dito elemento de tubo principal (6) e o dito elemento de tubo auxiliar (7) em uma distância limitada.

13. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os ditos dois elementos de tubo auxiliar (7) são conectados por uma ligação deslizante com os ditos meios de guia.

14. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma primeira folga axial (J1) é prevista entre a dita primeira série de espigas (15) e a dita terceira série de espigas (17), e uma segunda folga axial (J2) é prevista entre a dita segunda série de espigas (16) e a dita quarta série de espigas (18).

15. Conector de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as ditas primeira e segunda folgas axiais (J1, J2) são compreendidas entre 0,5 e 30 mm, de preferência entre 0,5 e 10 mm.

16. Coluna ascendente, caracterizada pelo fato de que com-preende pelo menos dois segmentos (4) de coluna ascendente unidos por um conector (5) como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

17. Processo de união de dois segmentos (4) de coluna as-cendente por meio de um conector (5) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que são realizadas as etapas seguintes: a) o dito um primeiro elemento de tubo principal (6) é inserido no dito anel de travamento (11); b) o dito pião desmontável (12) é inserido no dito anel de travamento (11); c) um segundo elemento de tubo principal (6) é inserido no dito anel de travamento (11); e d) o dito anel de travamento (11) é travado.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de travamento é executada por rotação relativa do dito anel de travamento (11) em relação aos ditos elementos de tubo principal (6).

19. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma inserção de pelo menos um elemento de tubo principal (6) no dito anel de trava- mento (11) é executada por uma translação relativa do dito anel de tra- vamento (11) em relação ao dito elemento de tubo principal (6).

20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma inserção de pelo menos um elemento de tubo principal (6) no dito anel de trava- mento (11) é executada por pelo menos uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação relativas do dito anel de tra- vamento (11) em relação ao dito elemento de tubo principal (6).

21. Processo de separação de dois segmentos (4) de coluna ascendente unidos por meio de um conector (5) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que são realizadas as etapas seguintes: a) o dito anel de travamento (11) é destravado; b) um primeiro elemento de tubo principal (6) é retirado do dito anel de travamento (11); c) o dito pião desmontável (12) é retirado do dito anel de tra- vamento (11); e d) um segundo elemento de tubo principal (6) é retirado do dito anel de travamento (11).

22. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a etapa de destravamento é executada por rotação relativa do dito anel de travamento (11) em relação aos ditos elementos de tubo principal (6).

23. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma retirada de pelo menos um elemento de tubo principal (6) do dito anel de trava- mento (11) é executada por uma translação relativa do dito anel de tra- vamento (11) em relação ao dito elemento de tubo principal (6).

24. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma retirada de pelo menos um elemento de tubo principal (6) do dito anel de trava- mento (11) é executada por uma primeira translação, uma primeira rotação e uma segunda translação relativas do anel de travamento (11) em relação ao dito elemento de tubo principal (6).

25. Utilização de uma coluna ascendente como definida na reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que é para efetuar uma operação de perfuração, ou de recondicionamento de poço ou de produção no mar.

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