BR112019025865B1

BR112019025865B1 - Sistema para acionar uma válvula de segurança de linha de equilíbrio, sistema e método

Info

Publication number: BR112019025865B1
Application number: BR112019025865-5A
Authority: BR
Inventors: James Dan Vick Jr
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2024-01-02
Also published as: US20200308932A1; WO2019040060A1; BR112019025865A2; GB2576848B; GB2576848A; US10989020B2; GB201917065D0; NO20191448A1

Abstract

válvula de segurança de linha de equilíbrio. um sistema para acionar uma válvula de segurança de linha de equilíbrio compreendendo: um aparelho de segurança de linha de equilíbrio compreendendo: uma câmara de equilíbrio disposta em um poço; uma válvula de alívio em comunicação de fluido com a câmara de equilíbrio; uma válvula de retenção em comunicação de fluido com a câmara de equilíbrio; e uma linha de equilíbrio em comunicação de fluido com a válvula de alívio e a válvula de retenção, um pistão disposto em um poço, em que um lato traseiro do pistão está em comunicação de fluido com a câmara de equilíbrio; e uma linha de controle em comunicação de fluido com uma parte superior do pistão.

Description

Fundamentos

[001] As válvulas de segurança de poço podem ser instaladas em um furo de poço para impedir a liberação descontrolada de fluidos do reservatório. Um tipo de válvula de segurança de poço, geralmente chamada de “válvula de segurança de linha de segurança de linha de equilíbrio”, inclui uma linha de controle e uma linha de equilíbrio. A linha de controle pode se estender da válvula para a superfície. A linha de equilíbrio pode ser usada para equilibrar a pressão hidrostática da linha de controle, negando o efeito da pressão hidrostática da linha de controle. Uma válvula de segurança típica da linha de equilíbrio pode ser operada deslocando um pistão da válvula de segurança de linha de equilíbrio em resposta a um diferencial entre a pressão na linha de controle conectada à válvula de segurança de linha de equilíbrio e a pressão em uma coluna de tubulação na qual a válvula de segurança está interconectada. Além disso, a linha de equilíbrio que se estende de um ponto no oceano para a parte traseira do pistão pode fornecer uma força para cima no pistão para equilibrar a pressão exercida no pistão com a linha de controle ou pressão de anular, se a linha de controle estiver comprometida. A linha de equilíbrio também pode se estender para a plataforma na superfície do oceano.

[002] Uma válvula de segurança de linha de equilíbrio normalmente pode ser à prova de falhas se a linha de controle estiver quebrada ou bloqueada, pois a pressão da mola pode fechar a válvula. Em outro exemplo, a válvula ainda pode fechar se a linha de equilíbrio estiver quebrada ou bloqueada, desde que o diferencial de pressão, além da pressão da mola, caia dentro de uma faixa operacional da válvula de segurança. Nos casos em que existe uma pressão do espaço anular baixa, pode não haver pressão suficiente para superar a pressão de fechamento da válvula de segurança.

Breve descrição dos desenhos

[003] Estas figuras ilustram certos aspectos de alguns exemplos da presente invenção e não devem ser usadas para limitar ou definir a invenção.

[004] FIG. 1 é uma vista que ilustra uma tubulação de produção tendo um conjunto de válvula de segurança.

[005] FIG. 2 é uma ilustração esquemática de uma válvula de segurança de linha de equilíbrio.

[006] FIG. 3 é uma ilustração de um aparelho de segurança de linha de equilíbrio.

[007] FIG. 4 é uma ilustração de uma câmara de equilíbrio.

[008] FIG. 5 é uma ilustração de uma câmara de equilíbrio e um aparelho de segurança de linha de equilíbrio dentro de uma câmara de equilíbrio.

[009] FIG. 6 é uma ilustração de uma câmara de equilíbrio e um subconjunto superior.

[010] FIG. 7 é uma ilustração de uma câmara de equilíbrio e o subconjunto superior com um aparelho de segurança de linha de equilíbrio contido no subconjunto superior.

Descrição detalhada

[011] São fornecidos métodos e aparelhos para aumentar a capacidade de segurança de uma válvula de segurança de linha de equilíbrio. A segurança contra falhas pode ser definida como uma condição na qual o sistema está danificado e a válvula de segurança de linha de equilíbrio fecha automaticamente ou mantém a capacidade de fechar. Em alguns exemplos, a válvula de segurança de linha de equilíbrio pode falhar em uma posição fechada, garantindo assim que os fluidos de produção sejam contidos. Em outro exemplo, a válvula de segurança de linha de equilíbrio ainda pode ser fechada através de uma linha de controle sem a necessidade de uma linha de equilíbrio. A válvula de segurança de linha de equilíbrio pode ser posicionada em uma coluna de produção para controlar uma produção de fluidos de formação subterrânea em poços de petróleo e gás em alto mar ou terrestres. Divulgada neste documento, uma série de válvulas de retenção e alívio pode ser usada para manter uma pressão em uma câmara de equilíbrio para garantir que um diferencial de pressão através do pistão esteja dentro da faixa operacional da válvula, abordando assim os desafios que podem ocorrer na operação da segurança da linha de equilíbrio válvula em condições em que a pressão do espaço anular do furo de poço pode ser baixa.

[012] FIG. 1 ilustra é uma plataforma marítima 100 conectada a uma válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 por meio da linha de controle 102. Além disso, a linha de equilíbrio 104 pode fornecer pressão hidrostática de equilíbrio para equilibrar a válvula de segurança de linha 106. Um espaço anular 108 pode ser definido entre as paredes do poço 112 e um conduto 110. O conduto 110 pode ser qualquer conduto, como um revestimento, liner, tubulação de produção ou outros tubulares dispostos em um furo de poço. Na descrição a seguir da válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 e outros aparelhos e métodos descritos neste documento, termos direcionais, como “acima”, “abaixo”, “superior”, “inferior”, etc., são usados apenas por conveniência na referência para os desenhos anexos. Adicionalmente, deve-se compreender que as diversas modalidades da presente válvula de segurança de linha de equilíbrio aqui descrita podem ser utilizadas em várias orientações, tais como inclinadas, invertidas, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios da presente invenção.

[013] A válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 pode ser interconectada no conduto 110 e posicionada no poço 112. Embora o poço 112, como representado na FIG. 1, seja um poço marítimo, um versado na técnica deve ser capaz de adotar os ensinamentos deste documento para qualquer tipo de poço, incluindo terrestre e marítimo. Uma linha de controle 102 pode se estender para o poço 112 e pode ser conectada à válvula de segurança de linha de equilíbrio 106. A linha de controle 102 pode ser usada para acionar a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106, por exemplo, para manter a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 em uma posição aberta e para fechar a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 para evitar uma ruptura no caso de uma emergência.

[014] Em um exemplo, a linha de controle 102 pode ser uma linha de controle hidráulico. A pressão pode ser aplicada à linha de controle 102 em um local remoto, como uma plataforma de produção ou uma estação de controle submarina, para manter a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 em uma posição aberta. Na FIG. 1, a pressão pode ser aplicada para controlar a linha 102 na plataforma marítima 100. Para fechar a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106, a pressão na linha de controle 102 pode ser reduzida. A linha de equilíbrio 104 pode fornecer uma pressão de equilíbrio na válvula de segurança de linha de equilíbrio 106, de modo que a pressão hidráulica necessária para ser fornecida pela linha de controle 102 para acionar a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 não se torne muito alta. A pressão da linha de controle pode se tornar cada vez maior com profundidades maiores devido à pressão hidrostática de longas colunas de fluidos na linha de controle 102. A linha de equilíbrio 104 pode neutralizar o aumento da pressão na linha de controle 102, fornecendo uma pressão para uma superfície oposta à pressão hidrostática da linha de controle 102.

[015] Embora a linha de controle 102 seja representada na FIG. 1 como sendo externa ao conduto 110, deve-se entender que qualquer linha hidráulica pode ser usada para transmitir pressão de atuação para equilibrar a válvula de segurança de linha 106. Por exemplo, a linha de controle 102 pode ser um conduto interno 110 ou pode ser formada em uma parede lateral do conduto 110. Além disso, a linha de equilíbrio 104 pode ser interna ao conduto 110 ou formada em uma parede lateral. A linha de equilíbrio 104 pode se estender de um local remoto, como a superfície da terra, ou outro local no furo de poço 112, ou a pressão de atuação pode ser gerada por uma bomba ou outro dispositivo de geração de pressão conectado à válvula de segurança de linha de equilíbrio 106. A linha de equilíbrio 104, por exemplo, pode se estender para o oceano em um poço submarino, para a plataforma marítima 100, ou de volta para uma manancial de superfície em um poço onshore.

[016] Com referência à FIG. 2, um exemplo de válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 é mostrado em vistas trimestrais sucessivas. A válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 pode compreender um conjunto de alojamento externo 200 com conectores superior e inferior 202, 204 para interconectar a válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 no conduto 110. Uma porta da linha de controle 206 pode ser fornecida para conectar a linha de controle 102 à válvula de segurança de linha de equilíbrio 106.

[017] Embora a porta da linha de controle 206 esteja conectada como mostrado na FIG. 2, quando a linha de controle 102 é conectada à porta da linha de controle 206, a linha de controle 102 é colocada em comunicação fluida com uma câmara interna 208 acima de um pistão da haste 210. Embora o pistão 210 seja representado com uma única haste na FIG. 2, deve ser entendido que qualquer tipo e qualquer número de pistões pode ser usado, como pistões de haste múltipla ou um pistão anular, etc. O lado inferior do pistão 210 pode estar em comunicação com a câmara de equilíbrio 212. A câmara de equilíbrio 212 pode estar em comunicação através de uma abertura 214 para equilibrar a linha 104 (não mostrada). Como descrito anteriormente, a linha de equilíbrio 104 pode fornecer uma pressão de equilíbrio. A pressão da linha de equilíbrio 104 pode agir no lado inferior do pistão 210 através da comunicação fluida a partir da abertura 214. A pressão da linha de equilíbrio 104 pode neutralizar a pressão da linha de controle 102, de modo que o diferencial de pressão através do pistão 210 seja reduzido.

[018] A válvula de segurança 218 na válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 pode ser do tipo aba pendente. A aba pendente 220 pode abrir e fechar seletivamente uma passagem de fluxo 216 que se estende axialmente através da válvula de segurança. Uma mola de torção 222 pode desviar a aba pendente 220 para girar para sua posição fechada. Um pino de abertura tubular 224 pode ser usado para deslocar a aba pendente 220 entre suas posições aberta e fechada e para proteger as superfícies de vedação contra danos. Um movimento descendente do pino de abertura 224 pode deslocar a aba pendente 220 para uma posição aberta. O deslocamento para cima da ponta de abertura 224 pode permitir que a aba pendente 220 gire para sua posição fechada. Embora a válvula de segurança 218 seja descrita como sendo uma válvula de segurança do tipo aba pendente, observe que qualquer tipo de válvula de segurança pode ser construído para incorporar os princípios da invenção. Por exemplo, a válvula de segurança 218 poderia ser uma válvula de segurança do tipo esfera, ou uma válvula de segurança do tipo luva, e outras bem conhecidas na técnica.

[019] Uma mola 224 pode desviar o pistão 210 para cima. Quando o diferencial entre a pressão da linha de controle e a pressão da linha de equilíbrio que age no pistão 210 excede a força de inclinação ascendente da mola 224, o pistão 210 se desloca para baixo. Quando a força de inclinação ascendente da mola 224 excede a força devido ao diferencial de pressão que atua no pistão 210, o pistão 210 se desloca para cima. Um meio de conectar o pino 226 com o pistão 210 pode ser fornecido como um sistema magnético ou uma ligação física. À medida que o pistão 210 se desloca para cima e para baixo, o meio de conexão faz com que o pino de conexão 226 se desloque na mesma direção, abrindo e fechando a válvula como descrito anteriormente.

[020] Em alguns casos, a linha de equilíbrio 104 pode quebrar, ser danificada ou ficar obstruída e, portanto, incapaz de fornecer pressão de equilíbrio adequada ao pistão 210. Em alguns casos, a linha de equilíbrio 104 pode ficar exposta ao espaço anular 108, desse modo aplicando pressão de espaço anular ao pistão 210. A pressão do espaço anular pode não ser tão alta quanto a pressão da linha de equilíbrio. Nesse cenário, a pressão da mola e do espaço anular pode não fornecer força adequada para superar a cabeça estática na linha de controle 102. Caso tal condição ocorra, a válvula de segurança 218 não poderá fechar devido ao pistão de acionamento do diferencial de pressão 210 para baixo.

[021] A fim de fornecer uma condição de segurança à prova de falhas aprimorada em que o diferencial de pressão através do pistão 210 não exceda a mola de pressão mecânica máxima 224 pode gerar, um aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 pode ser fornecido.

[022] Com referência à FIG. 3, o aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 é mostrado. O aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 pode compreender a válvula de alívio 300 e a válvula de retenção 302. O aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 pode ser disposto entre a linha de equilíbrio 104 e a câmara de equilíbrio 212. O interior do aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 pode estar em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio 212 e a linha de equilíbrio 104. A válvula de retenção 300 pode ser configurada para permitir fluxo de fluido unidirecional na câmara de equilíbrio 212 a partir da linha de equilíbrio 104. A válvula de alívio 300 pode ser configurada para permitir que a pressão excessiva da câmara de equilíbrio 212 flua para a linha de equilíbrio 104. À medida que a pressão da linha de controle é aumentada e o pistão 210 se move para baixo, o fluido na câmara de equilíbrio 212 pode sair da válvula de alívio 300. Da mesma forma, se a pressão da linha de controle for diminuída, o pistão 210 se move para cima e o fluido pode fluir para a câmara de equilíbrio 212 através da válvula de retenção 226. Como mencionado anteriormente, em alguns casos a linha de equilíbrio 104 pode quebrar e, portanto, não aplicar uma pressão suficiente ao pistão 210, de modo que a válvula de segurança 218 (por exemplo, FIG. 2) possa fechar. O aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 deve permitir que a pressão da linha de equilíbrio permaneça na câmara de equilíbrio 212, de modo que uma queda de pressão através do pistão 210 (por exemplo, FIG. 2) não impeça o fechamento da válvula de segurança 218.

[023] A válvula de alívio 300 pode ser qualquer válvula de alívio adequada, como, entre outras, uma válvula de alívio com mola, uma válvula de alívio com mola equilibrada ou uma válvula de alívio operada por piloto. A válvula de alívio 300 deve ser dimensionada de modo que uma pressão na câmara de equilíbrio 212 seja alta o suficiente para permitir que a válvula de segurança 218 (por exemplo, FIG. 2) feche quando a pressão for reduzida na linha de controle 102 (por exemplo, FIG. 1). Um aumento de temperatura dentro da câmara de equilíbrio 212 pode causar um aumento de pressão subsequente na câmara de equilíbrio 212. Em certas condições, a pressão pode aumentar além dos limites de engenharia dos materiais utilizados para construir a câmara de equilíbrio, o que pode levar a danos na câmara de equilíbrio 212. Além disso, um aumento da pressão na câmara de equilíbrio 212 pode fazer com que a válvula de segurança 218 se feche sem uma diminuição na pressão na linha de controle. Os versados na técnica com o benefício desta divulgação devem ser capazes de selecionar uma válvula de alívio para uma determinada aplicação.

[024] A válvula de alívio 300 pode abrir quando um diferencial de pressão através da válvula de alívio 300 é alcançado. O diferencial de pressão pode ser de cerca de 1,37 MPa (200 psi) a cerca de 13,78 MPa (2.000 psi). No entanto, os diferenciais de pressão acima ou abaixo dessa faixa também podem ser adequados dependendo, por exemplo, da aplicação específica. No caso em que a válvula de alívio 300 é uma válvula com mola, a válvula de alívio 300 pode compreender a mola 304. Como mencionado anteriormente, a mola 304 pode ser selecionada para fornecer uma força para manter a válvula de alívio 300 fechada até uma queda de pressão definida através da válvula de alívio 300.

[025] Deve-se entender que a integridade da pressão nas válvulas de retenção e alívio pode ser limitada, pois as válvulas podem vazar e equalizar a pressão ao longo do tempo. No entanto, no caso de um fechamento catastrófico, a pressão na câmara de equilíbrio é necessária apenas por um curto período de tempo. Depois que a válvula de segurança fecha, a pressão no conduto abaixo da válvula de segurança mantém a válvula fechada, independentemente da pressão na câmara de equilíbrio.

[026] Com referência à FIG. 4, uma linha de equilíbrio 104 e a câmara de equilíbrio 212 são representadas em uma configuração anterior. Nesta configuração, a linha de equilíbrio 104 e a câmara de equilíbrio 212 estão em comunicação direta com fluidos. A pressão na câmara de equilíbrio 212 depende diretamente da pressão na linha de equilíbrio 104. Se a linha de equilíbrio 104 estiver quebrada ou danificada e perder pressão, a pressão na câmara de equilíbrio 212 também cairá.

[027] Com referência à FIG. 5, um exemplo de câmara de equilíbrio 212 é representado com a válvula de alívio 300 e a válvula de retenção 302 posicionada dentro e em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio 212. A linha de equilíbrio 104 pode estar em comunicação fluida com a válvula de alívio 300 e a válvula de retenção 302. Como descrito anteriormente, as mudanças de pressão na câmara de equilíbrio 212 podem permitir que o fluido entre na válvula de retenção 302 e saia da válvula de alívio 300. No caso em que a linha de equilíbrio 104 experimenta uma queda de pressão, o fluido não pode sair da câmara de equilíbrio 212 até que uma queda de pressão definida através da válvula de alívio 300 seja alcançada. A válvula de alívio 300 pode ser configurada de modo que uma válvula de segurança 218 (por exemplo, FIG. 2), como descrito anteriormente, possa fechar mesmo quando a pressão do anular for zero.

[028] Com referência à FIG. 6, uma configuração anterior de uma câmara de equilíbrio 212 é representada. Nesta configuração, o subconjunto superior 600 está posicionado acima da câmara de equilíbrio 212. O subconjunto superior 600 pode estar localizado na porção superior da válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 (por exemplo, FIG. 2). Nesta configuração, a linha de equilíbrio 104 e a câmara de equilíbrio 212 estão em comunicação direta com fluidos. A pressão na câmara de equilíbrio 212 depende diretamente da pressão na linha de equilíbrio 104. Se a linha de equilíbrio 104 for quebrada ou danificada e perder pressão, a pressão na câmara de equilíbrio 212 também cairá.

[029] Com referência à FIG. 7, uma câmara de equilíbrio 212 é mostrada posicionada dentro de um subconjunto superior 600. O subconjunto superior 600 pode ser posicionado em uma parte superior da válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 (por exemplo, FIG. 2). Uma válvula de alívio 300 e a válvula de retenção 302 estão posicionadas dentro do subconjunto superior 600 e estão em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio 212. A linha de equilíbrio 104 pode estar em comunicação fluida com a válvula de alívio 300 e a válvula de retenção 302. Como descrito anteriormente, as mudanças de pressão na câmara de equilíbrio 212 podem permitir que o fluido entre na válvula de retenção 302 e saia da válvula de alívio 300. No caso em que a linha de equilíbrio 104 experimenta uma queda de pressão, o fluido não pode sair da câmara de equilíbrio 212 até que uma queda de pressão definida através da válvula de alívio 300 seja alcançada. A válvula de alívio 300 pode ser configurada de modo que uma válvula de segurança 218, como descrito anteriormente, possa fechar mesmo quando a pressão do espaço anular for zero.

[030] Embora representado na FIG. 2 como sendo disposto dentro da câmara de equilíbrio 212, o aparelho de segurança de linha de equilíbrio 230 pode ser disposto em qualquer lugar dentro da válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 incluindo, entre outros, um conjunto superior, subconjunto superior 600, um conjunto inferior, externo à segurança da linha de equilíbrio válvula 106 ou internamente para equilibrar a válvula de segurança de linha 106. Uma válvula de retenção 226 e uma válvula de alívio 228 podem ser dispostas para fornecer comunicação fluida entre a linha de equilíbrio 104 e a câmara de equilíbrio 212.

[031] Desta forma, esta divulgação descreve sistemas, métodos e aparelhos que podem se relacionar para aumentar a capacidade de segurança contra falha das válvulas de segurança de linha de equilíbrio. Os sistemas, métodos e aparelhos podem ainda ser caracterizados por uma ou mais das seguintes declarações:

[032] Declaração 1. Um sistema para acionar uma válvula de segurança de linha de equilíbrio compreendendo: um aparelho de segurança de linha de equilíbrio compreendendo: uma câmara de equilíbrio disposta em um poço; uma válvula de alívio em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio; uma válvula de retenção em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio; e uma linha de equilíbrio em comunicação fluida com a válvula de alívio e a válvula de retenção, um pistão disposto em um poço, em que um fundo do pistão está em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio; e uma linha de controle em comunicação fluida com uma parte superior do pistão.

[033] Declaração 2. O sistema da declaração 1, em que o aparelho de segurança de linha de equilíbrio está disposto em um subconjunto superior da válvula de segurança de linha de equilíbrio.

[034] Declaração 3. O sistema da declaração 1 ou 2, em que a válvula de retenção e a válvula de alívio são operáveis para manter a pressão na câmara de equilíbrio aproximadamente igual à linha de equilíbrio.

[035] Declaração 4. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a linha de equilíbrio está em comunicação fluida com o oceano.

[036] Declaração 5. O sistema de qualquer declaração anterior, em que o pistão é operável para abrir e fechar a válvula de segurança de linha de equilíbrio.

[037] Declaração 6. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a linha de controle está conectada a uma plataforma marítima.

[038] Declaração 7. O sistema de qualquer declaração anterior, em que o poço é um poço marítimo ou terrestre.

[039] Declaração 8. Um sistema compreendendo: uma válvula de segurança disposta em um poço, em que a válvula de segurança é operada operativamente por um pistão; uma câmara de equilíbrio em comunicação fluida com uma extremidade do pistão; uma linha de controle em comunicação fluida com outra extremidade do pistão; uma linha de equilíbrio; uma válvula de alívio em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio e a linha de equilíbrio; e uma válvula de retenção em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio e a linha de equilíbrio.

[040] Declaração 9. O sistema da declaração 8, em que a válvula de segurança é operável para vedar um conduto no poço e impedir o fluxo de fluido através do conduto.

[041] Declaração 10. O sistema da declaração 8 ou 9, em que a linha de equilíbrio está em comunicação fluida com um oceano.

[042] Declaração 11. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a válvula de alívio e a válvula de retenção são configuradas para permitir que a pressão permaneça na câmara de equilíbrio se a linha de equilíbrio ficar exposta a um espaço anular do poço.

[043] Declaração 12. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a válvula de alívio é operável para abrir quando a pressão é aumentada na linha de controle e permite que um fluido saia da câmara de equilíbrio.

[044] Declaração 13. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a válvula de retenção é operável para abrir quando a pressão é reduzida na linha de controle e permite que um fluido entre na câmara de equilíbrio.

[045] Declaração 14. O sistema de qualquer declaração anterior, em que a válvula de alívio e a válvula de retenção são operáveis para manter a pressão na câmara de equilíbrio aproximadamente igual à linha de equilíbrio.

[046] Declaração 15. Um método que compreende: colocar uma válvula de segurança em um poço, em que a válvula de segurança é operável para vedar um conduto disposto no poço e em que a válvula de segurança é acionada por um pistão; colocar um dispositivo de segurança de linha de equilíbrio no poço, em que o dispositivo de segurança de linha de equilíbrio compreende: uma câmara de equilíbrio em comunicação fluida com um fundo do pistão; uma válvula de alívio em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio; uma válvula de retenção em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio; e uma linha de equilíbrio na comunicação fluida com a válvula de alívio e a válvula de retenção; e colocar uma linha de controle em que a linha de controle está em comunicação fluida com uma parte superior do pistão.

[047] Declaração 16. O método da declaração 15, em que o poço é um poço marítimo ou terrestre.

[048] Declaração 17. Método da declaração 15 ou 16, em que o dispositivo de segurança de linha de equilíbrio é disposto em um subconjunto superior da válvula de segurança.

[049] Declaração 18. O método de qualquer declaração anterior, em que a linha de equilíbrio está em comunicação fluida com um oceano.

[050] Declaração 19. O método de qualquer declaração anterior, em que a linha de controle está conectada a uma plataforma marítima.

[051] Declaração 20. O método de qualquer declaração anterior, em que a válvula de alívio e a válvula de retenção são operáveis para permitir que a pressão permaneça na câmara de equilíbrio se a linha de equilíbrio quebrar em um espaço anular do poço.

Exemplo

[052] Para facilitar uma melhor compreensão da divulgação, é dado o seguinte exemplo de certos aspectos de algumas modalidades. De forma alguma, o seguinte exemplo será lido para limitar ou definir o todo o escopo das modalidades.

[053] O exemplo profético a seguir ilustra como a presente válvula de segurança de linha de equilíbrio 106 pode falhar em relação à segurança em condições danificadas. Um exemplo de poço 112 está tabulado na Tabela 1. Tabela 1

[054] Na configuração “antiga” descrita anteriormente, se a linha de equilíbrio 104 quebrar, a válvula de segurança 218 não pode fechar, pois o diferencial de pressão no pistão é de 20,68 MPa (3.000 psi). A cabeça estática na linha de controle 102 é de 34,47 MPa (5.000 psi) e a pressão do espaço anular é de 13,78 MPa (2.000 psi). A pressão de fechamento de 13,78 MPa (2.000 psi) da válvula de segurança 218 não pode superar a pressão.

[055] Na nova configuração compreendendo a válvula de retenção 302 e a válvula de alívio 300, se a linha de equilíbrio 104 quebrar, a válvula de segurança 218 ainda deve poder fechar. A cabeça estática na linha de controle 102 é de 34,47 MPa (5.000 psi), a câmara de equilíbrio 212 é de 20,68 MPa (3.000 psi) e a pressão do espaço anular é de 13,78 MPa (2.000 psi). O diferencial de pressão através do pistão 210 é 0 MPa (0 psi). A pressão de fechamento completa de 13,78 MPa (2.000 psi) é aplicada à válvula de segurança de fechamento 218. No caso em que a pressão do espaço anular é de 0 MPa (0 psi), a válvula de segurança 218 ainda pode fechar.

[056] A descrição anterior proporciona vários exemplos dos sistemas e métodos de uso aqui divulgados, os quais podem conter diferentes etapas do método e combinações alternativas de componentes. Deve ser entendido que, embora exemplos individuais podem ser aqui discutidas, a presente divulgação cobre todas as combinações dos exemplos divulgados, incluindo, sem limitação, as diferentes combinações de componentes, combinações método de etapa, e as propriedades do sistema. Deve-se compreender que as composições e os métodos são descritos em termos de “compreender”, “conter” ou “incluir” vários componentes ou etapas, as composições e métodos também podem “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Além disso, os artigos indefinidos “um” ou “uma”, como usados nas reivindicações, são definidos neste documento para significar um ou mais que um do elemento que eles apresentam.

[057] Por uma questão de brevidade, apenas certas faixas são explicitamente divulgadas neste documento. Entretanto, as faixas de qualquer limite inferior poderão ser combinadas com qualquer limite superior para relatar uma faixa não explicitamente relatada, bem como as faixas de qualquer limite inferior poderão ser combinadas com qualquer outro limite inferior para relatar uma faixa não explicitamente relatada, na mesma maneira, as faixas de qualquer limite superior podem ser combinadas com qualquer outro limite superior para relatar uma faixa não explicitamente relatada. Adicionalmente, sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior for divulgada, qualquer número e qualquer faixa incluída que sejam abrangidos pela faixa também serão especificamente divulgados. Em particular, cada faixa de valores (na forma, “de cerca de a a cerca de b” ou, equivalentemente, “de aproximadamente a até b” ou equivalentemente, “de aproximadamente a-b”) divulgada neste documento deve ser compreendida como apresentando cada número e faixa abrangida pela faixa mais ampla de valores, mesmo se não explicitamente citado. Assim, cada ponto ou valor individual poderá servir como seu próprio limite inferior ou superior combinado com qualquer outro ponto ou valor individual ou qualquer outro limite inferior ou superior, para relatar uma faixa não explicitamente relatada.

[058] Portanto, os presentes exemplos neste documento são bem adaptados para alcançar as finalidades e as vantagens mencionadas, assim como as que são inerentes às mesmas. Os exemplos específicos divulgados acima são apenas ilustrativas e podem ser modificadas e praticadas de maneiras diferentes mas equivalentes evidentes para aqueles versados na técnica tendo o benefício dos ensinos deste documento. Embora exemplos individuais sejam discutidos, a divulgação abrange todas as combinações de todos os exemplos. Além disso, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou concepção mostrados neste documento, a não ser as descritas nas reivindicações a seguir. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples e comum, a menos que explícita e claramente definido de outra forma pelo titular da patente. É, portanto, evidente que os exemplos ilustrativos específicas divulgadas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas estas variações são consideradas dentro do escopo e da essência dos exemplos. Se existir qualquer conflito nos usos de uma palavra ou termo neste relatório descritivo e em uma ou mais patentes ou outros documentos que possam ser incorporados no presente documento a título de referência, as definições que forem consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.

Claims

1. Sistema para acionar uma válvula de segurança de linha de equilíbrio, caracterizado pelo fato de compreender: - um aparelho de segurança de linha de equilíbrio (230) compreendendo: - uma câmara de equilíbrio (212) disposta em um poço (112); - uma válvula de alívio (300) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212); - uma válvula de retenção (302) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212); e - uma linha de equilíbrio (104) na comunicação fluida com a válvula de alívio (300) e a válvula de retenção (302), sendo que a válvula de alívio (300) é adjacente à válvula de retenção (302), sendo que um primeiro conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de retenção (302), sendo que um segundo conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de alívio (300); - um pistão (210) disposto em um poço (112), sendo que um lado inferior do pistão (210) está em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212); e - uma linha de controle (102) em comunicação fluida com uma parte superior do pistão (210).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aparelho de segurança de linha de equilíbrio (230) estar disposto em um subconjunto superior (600) da válvula de segurança de linha de equilíbrio (106).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a válvula de retenção (302) e a válvula de alívio (300) serem operáveis para manter a pressão na câmara de equilíbrio (212) igual à linha de equilíbrio (104).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a linha de equilíbrio (104) estar em comunicação fluida com o oceano.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o pistão (210) ser operável para abrir e fechar a válvula de segurança de linha de equilíbrio (106).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a linha de controle (104) estar conectada a uma plataforma marítima (100).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o poço (112) ser um poço marítimo ou terrestre.

8. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: - uma válvula de segurança (218) disposta em um poço (112), sendo que a válvula de segurança (218) é operavelmente movida por um pistão (210); - uma câmara de equilíbrio (212) em comunicação fluida com uma extremidade do pistão (210); - uma linha de controle (102) em comunicação fluida com outra extremidade do pistão (210); - uma linha de equilíbrio (104); - uma válvula de alívio (300) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212) e a linha de equilíbrio (104); e - uma válvula de retenção (302) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212) e a linha de equilíbrio (104); e sendo que a válvula de alívio (300) é adjacente à válvula de retenção (302), sendo que um primeiro conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de retenção (302), sendo que um segundo conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de alívio (300).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a válvula de segurança (218) ser operável para vedar um conduto (110) no poço (112) e impedir o fluxo de fluido através do conduto (110).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a linha de equilíbrio (104) estar em comunicação fluida com um oceano.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a válvula de alívio (300) e a válvula de retenção (302) serem configuradas para permitir que a pressão permaneça na câmara de equilíbrio (212) se a linha de equilíbrio (104) ficar exposta a um espaço anular (108) do poço (112).

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a válvula de alívio (300) ser operável para abrir quando a pressão é aumentada na linha de controle (102) e permitir um fluido sair da câmara de equilíbrio (212).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a válvula de retenção (302) ser operável para abrir quando a pressão é reduzida na linha de controle (102) e permitir um fluido entrar na câmara de equilíbrio (212).

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a válvula de alívio (300) e a válvula de retenção (302) serem operáveis para manter a pressão na câmara de equilíbrio (212) igual à linha de equilíbrio (104).

15. Método, caracterizado pelo fato de compreender: - colocar uma válvula de segurança (218) em um poço (112), sendo que a válvula de segurança (218) é operável para vedar um conduto (110) disposto no poço (112), e sendo que a válvula de segurança (218) é acionada por um pistão (210); - colocar um dispositivo de segurança de linha de equilíbrio (104) no poço (112), sendo que o dispositivo de segurança de linha de equilíbrio (104) compreende: - uma câmara de equilíbrio (212) em comunicação fluida com um fundo do pistão (210); - uma válvula de alívio (300) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212); - uma válvula de retenção (302) em comunicação fluida com a câmara de equilíbrio (212); e - uma linha de equilíbrio (104) em comunicação fluida com a válvula de alívio (300) e a válvula de retenção (302), sendo que a válvula de alívio (300) é adjacente à válvula de retenção (302), sendo que um primeiro conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de retenção (302), sendo que um segundo conduto (110) se estende a partir da linha de equilíbrio (104) para a válvula de alívio (300); e - colocar uma linha de controle (102) sendo que a linha de controle (102) está em comunicação fluida com uma parte superior do pistão (210).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o poço (112) ser um poço marítimo ou terrestre.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o dispositivo de segurança de linha de equilíbrio (104) ser disposto em um subconjunto superior (600) da válvula de segurança (218).

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a linha de equilíbrio (104) estar em comunicação fluida com um oceano.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a linha de controle (102) estar conectada a uma plataforma marítima.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a válvula de alívio (300) e a válvula de retenção (302) serem operáveis para permitir que a pressão permaneça na câmara de equilíbrio (212) se a linha de equilíbrio (104) quebrar em um espaço anular (108) do poço (112).