BR112020007297B1

BR112020007297B1 - Sistema e método para dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação

Info

Publication number: BR112020007297B1
Application number: BR112020007297-4A
Authority: BR
Inventors: Blake T. Deberry; Morris B. Wade; Flavio Santos; Gregory Norwood; Robert Buxton; Justin Rye; Todd L. Scaggs
Original assignee: Dril-Quip, Inc
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2023-09-26
Also published as: US10830015B2; US20220364427A1; GB2609309B; GB2605913B; US20220364428A1; US11686171B2; GB2605915B; GB2600071B; GB2605913A; SG11202002855PA; US20210198970A1; BR122021019541B1; US20190120008A1; GB202004559D0; US10947805B2; GB2580826B; GB2609309A; GB2580826A; US20240209710A1; US20220364426A1

Abstract

a presente invenção refere-se a sistema e método para a ancoragem de um suspensor de tubulação (14) em uma cabeça de poço e, em seguida, para a orientação de uma árvore (ou bobina, ou corpo de conexão da linha de fluxo) em relação ao suspensor de tubulação , enquanto a ancoragem da árvore é feita na cabeça de poço. esse alinhamento é alcançado sem o uso ou de um carretel de tubulação ou de uma pilha de bop com um pino de orientação. os dispositivos de alinhamento de suspensor de tubulação (16) podem ser usados para orientar a árvore à medida que a árvore é ancorada , de modo que os acoplamentos e os encaixes entre a árvore e o suspensor de tubulação (14) se alinham um ao outro logo no momento da ancoragem.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se, em geral, aos sistemas de cabeça de poço e, mais particularmente, aos dispositivos de alinhamento de suspensor de tubulação usados para alinhar de maneira adequada uma árvore a um suspensor de tubulação em uma cabeça de poço independente da orientação na qual a árvore é posicionada na cabeça de poço.

Antecedentes

[0002] Os sistemas de cabeça de poço convencionais incluem um alojamento de cabeça de poço montado na extremidade superior de uma coluna de revestimento de subsuperfície que se estende em um furo do poço. Durante um procedimento de perfuração, um riser de perfuração e o BOP são instalados acima de um alojamento de cabeça de poço (cabeça de revestimento) para fornecer controle de pressão à medida que o revestimento é instalado, com cada coluna de revestimento que tem um suspensor de revestimento na sua extremidade superior para ancorar em um ressalto dentro do alojamento de cabeça de poço. A coluna de tubulação é, em seguida, instalada através do furo do poço. Um suspensor de tubulação conectável à extremidade superior da coluna de tubulação é sustentado dentro do alojamento de cabeça de poço acima do suspensor de revestimento para suspender a coluna de tubulação dentro da coluna de revestimento. Ao finalizar esse processo, o BOP é substituído por uma árvore instalada acima do alojamento de cabeça de poço, com a árvore tendo uma válvula para permitir que o óleo ou gás sejam produzidos e direcionados em linhas de fluxo para o transporte a uma instalação desejada.

[0003] O suspensor de tubulação contém inúmeros orifícios e acoplamentos, que exigem o alinhamento preciso com partes correspondentes da árvore . De maneira convencional, há duas maneiras de alcançar a orientação da árvore em relação a um suspensor de tubulação . A primeira utiliza uma montagem de carretel de tubulação , que se prende à cabeça de poço e fornece recursos de ancoragem e orientação. O carretel de tubulação é muito caro, no entanto, e adiciona altura ao empilhamento geral. Além disso, o carretel de tubulação é tão pesado que poucos navios da classe trabalhadora podem realizar a sua instalação, e frequentemente exige a instalação por navios de perfuração caros. Além disso, o riser de perfuração deve ser removido para instalar o carretel de tubulação .

[0004] O segundo método para orientar uma árvore em relação a um suspensor de tubulação envolve o uso de um pino hidráulico de pilha de preventor de erupção (“BOP”) e junta de adaptador de orientação. Esse método exige conhecimento detalhado da pilha de BOP específica a fim de instalar de maneira precisa um pino hidráulico atuado, que se projeta para o Orifício da pilha de BOP. Uma hélice de orientação é fixa acima da ferramenta de execução do suspensor de tubulação , e, à medida que o suspensor de tubulação ancora , uma hélice engata o pino hidráulico e orienta os orifícios de tubulação a uma direção definida. Esse método exige desenhos precisos das elevações e espaçamento da pilha do BOP entre o orifício principal e os flanges de saída, que pode exigir horas de pesquisa e múltiplas viagens para realizar as medições. Há chance de erro com esse método, particularmente, em sondas mais antigas. Assim, esse método exige planejamento inicial significativo. Além disso, configurar a manga de bloqueio na cabeça de poço exige, em geral, uma sonda, pois o BOP deve permanecer no local como um ponto de referência para a orientação do suspensor de tubulação e da manga de bloqueio correspondente.

Breve Descrição dos Desenhos

[0005] Para um entendimento mais completo da presente divulgação e seus recursos e vantagens, a referência é agora feita à descrição a seguir, considerada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0006] a figura 1 é uma vista em corte esquemático de componentes de um sistema de produção que tem um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação , de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0007] a figura 2 é uma vista em seção transversal de um sistema de produção que compreende um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação com um mecanismo de alinhamento de tubulação helicoidal , de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0008] a figura 3 é um vista em perspectiva de um sapata usada no dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação da figura 2, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0009] as figuras 4A e 4B são uma vista em perspectiva e uma vista transversal, respectivamente, de um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação em uma configuração de execução com um mecanismo de alinhamento de tubulação helicoidal , de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0010] as figuras 5A e 5B são uma vista em perspectiva e uma vista transversal, respectivamente, do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação das figuras 4A e 4B em uma configuração de alinhamento, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0011] as figuras 6A e 6B são uma vista em perspectiva e uma vista transversal, respectivamente, do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação das figuras 4A-5B em uma configuração alinhada, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0012] as figuras 7A e 7B são uma vista em perspectiva e uma vista transversal, respectivamente, do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação das figuras 4A-6B em uma configuração com o corpo inferior liberado, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0013] as figuras 8A e 8B são uma vista em perspectiva e uma vista transversal, respectivamente, do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação das figuras 4A-7B em uma configuração ancorada, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0014] a figura 9 é uma vista em seção transversal de um sistema de produção que compreende um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação com um mecanismo de alinhamento de fenda helicoidal, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0015] a figura 10 é uma vista lateral de um corpo de alinhamento usada no dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação da figura 9, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0016] a figura 11 é uma vista em seção transversal de um sistema de produção que compreende um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação com um mecanismo de alinhamento de mola de torção, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0017] a figura 12 é outra vista transversal do sistema de produção da figura 11, considerada ao longo de uma transversal diferente, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0018] a figura 13 é uma vista transversal parcial de um sistema de produção que compreende um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação com um mecanismo de alinhamento com base em plugue, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0019] a figura 14 é uma vista em seção transversal de uma montagem de plugue usada no dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação da figura 13 em uma posição de execução, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0020] a figura 15 é uma vista em seção transversal da montagem de plugue da figura 14 sendo travada em um suspensor de tubulação , de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0021] a figura 16 é uma vista em seção transversal da montagem de plugue das figuras 14 e 15 com uma manga de alinhamento sendo ajustada, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0022] a figura 17 é uma vista em seção transversal do componente da árvore sendo ancorado na montagem de plugue das figuras 14-16, de acordo com uma modalidade da presente descrição; e

[0023] a figura 18 é uma vista em seção transversal do componente da árvore sendo ancorado e alinhado com o suspensor de tubulação através da montagem de plugue das figuras 14-17, de acordo com uma modalidade da presente descrição.

Descrição Detalhada

[0024] As modalidades ilustrativas da presente descrição são descritas em detalhes aqui. Por uma questão de clareza, nem todos os recursos de uma implementação real são descritos nesse relatório descritivo. É claro que será observado que, no desenvolvimento de qualquer uma dessas modalidades reais, as decisões específicas da implementação dos números devem ser consideradas para atingir as metas específicas dos desenvolvedores, como conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e aos negócios, que variam de uma implementação para outra. Além disso, será observado que tal esforço de desenvolvimento possa ser complexo e demorado, mas, no entanto, seria uma tarefa rotineira para os versados na técnica, tendo o benefício da descrição a seguir. Além disso, de nenhuma maneira os exemplos a seguir devem ser lidos para limitar ou definir o escopo da divulgação.

[0025] Certas modalidades de acordo com a presente descrição podem ser direcionadas a um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação usados para de maneira adequada orientar a árvore (ou bobina, ou corpo de conexão da linha de fluxo) que está sendo ancorada em uma cabeça de poço em relação a um suspensor de tubulação que é definido na cabeça de poço.

[0026] Na discussão a seguir, o termo “árvore ” será usado para se referir a qualquer tipo de componente que é ancorado em uma cabeça de poço, tem uma ou mais linhas de fluxo que se estende através, e tem um ou mais trajetos de fluxo de comunicação (por exemplo, elétrica, fibra óptica, ou hidráulica) para se comunicar com os trajetos de fluxo de comunicação no suspensor de tubulação associado. O termo “árvore ” será usado através ste pedido para se referir a qualquer um dentre um corpo de árvore , uma bobina, ou um corpo de conexão da linha de fluxo.

[0027] Nos sistemas de cabeça de poço, a árvore (ou bobina, ou corpo de conexão da linha de fluxo, conector) que é posicionado na cabeça de poço deve ser orientada de maneira adequada com relação ao suspensor de tubulação que é definido na cabeça de poço. Isso porque há inúmeros acoplamentos ou encaixes que devem ser feitos entre a coluna de tubulação e a árvore de modo a permitir que os sinais elétricos, hidráulicos, e/ou de fibra óptica sejam comunicados a partir da árvore ao suspensor de tubulação e vários componentes de fundo de poço. Os métodos existentes para orientar uma árvore em relação a um suspensor de tubulação na cabeça de poço envolvem o uso ou de um carretel de tubulação caro ou um pino hidráulico de pilha de BOP e junta de adaptador de orientação, que podem ser difíceis de posicionar de maneira adequada na cabeça de poço e caros de ajustar se posicionados de maneira adequada.

[0028] A presente descrição é direcionada aos sistemas e métodos para a ancoragem de um suspensor de tubulação em uma cabeça de poço sem relação a sua orientação e para a ancoragem de uma árvore em qualquer orientação desejada pelo operador. A árvore pode ancorar em qualquer orientação e os sistemas e métodos de acordo com a presente invenção podem ser usados para orientar os vários acoplamentos (por exemplo, elétrico, hidráulico, e/ou de fibra óptica) em relação ao suspensor de tubulação enquanto a ancoragem da árvore é feita na cabeça de poço. Isso é alcançado sem o uso ou de um carretel de tubulação ou de uma pilha de BOP com um pino de orientação. Isso pode economizar muito dinheiro ao operador (na ordem de milhões de dólares) uma vez que nenhum carretel de tubulação é necessário para realizar a orientação. Além disso, os sistemas e métodos apresentados irá economizar dinheiro ao operador, pois eles evitam a possibilidade de remediação custosa associado a um BOP posicionado de maneira adequada. Os dispositivos de alinhamento de suspensor de tubulação são capazes de alinhar a árvore ao suspensor de tubulação independente da orientação original da árvore no início do processo de ancoragem . Essencialmente, os dispositivos de alinhamento de suspensor de tubulação descritos permitem que a árvore funcione como uma “árvore de auto-orientação”. A árvore pode ser ancorada em qualquer orientação desejada pelo operador. A presente invenção fornece, assim, um autoalinhamento e orientação de acoplamentos ou encaixes que precisam ser feitos entre a coluna de tubulação e a árvore de modo a permitir que os sinais elétricos, hidráulicos, e/ou de fibra óptica sejam comunicados a partir da árvore ao suspensor de tubulação e vários componentes de fundo de poço.

[0029] Agora, com referência aos desenhos, a figura 1 ilustra determinados componentes de um sistema de produção submarino 10 no qual os dispositivos de alinhamento de suspensor de tubulação descritos podem ser utilizados. O sistema de produção 10 mostrado na figura 1 pode incluir uma cabeça de poço 12, um suspensor de tubulação 14, um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16, e uma árvore 18 (que pode ser um corpo de árvore , uma bobina, ou um corpo de conexão da linha de fluxo). Como os versados na técnica observarão, o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 pode ser acoplado ao suspensor de tubulação 14 ou à árvore 18 (não mostrado) antes da ancoragem ou alternativamente ancorado independente de ambos os dispositivos (não mostrados). A árvore 18 pode incluir várias válvulas para acoplar de maneira fluida um orifício vertical 20 formado através da árvore 18 a uma ou mais trajetórias de fluxo de produção a jusante, como um jumper de poço, por exemplo. A árvore 18 pode ser conectada a e vedada contra a cabeça de poço 12. O suspensor de tubulação 14 pode ser acoplado de maneira fluida ao orifício 20 da árvore 18.

[0030] Como mostrado, o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 pode conectar a árvore 18 ao suspensor de tubulação 14. Em outras modalidades, o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação pode incluir um plugue que é posicionado de maneira removível dentro do suspensor de tubulação 14 em uma ou mais vezes ao longo de um processo de finalização, como descrito abaixo. Em tais casos, o suspensor de tubulação 14 pode ser conectado a e vedado contra a árvore 18 através uma manga de isolamento que é integral com a árvore 18.

[0031] O suspensor de tubulação 14 pode ser ancorado em e vedado contra um orifício 22 da cabeça de poço 12, conforme mostrado. O suspensor de tubulação 14 pode suspender uma coluna de tubulação 24 em e através da cabeça de poço 12. Da mesma forma, um ou mais suspensores de revestimento (por exemplo, suspensor de revestimento interno 26A e suspensor de revestimento externo 26B) podem ser mantidos dentro e vedados contra um orifício 22 da cabeça de poço 12 e usados para suspender a coluna de revestimentos correspondente (por exemplo, a coluna de revestimento interna 28A e a coluna de revestimento externa 28B) através da cabeça de poço 12.

[0032] Na modalidade ilustrada, o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 pode incluir uma ou mais linhas de comunicação (por exemplo, linhas de fluido hidráulicas, linhas elétricas, e/ou cabos de fibra óptica) 30 dispostas através e usadas para acoplar de maneira comunicativa a árvore 18 ao suspensor de tubulação 14. O suspensor de tubulação 14 pode incluir acoplamentos ou encaixes 32 localizados no topo do suspensor de tubulação 14 em uma orientação específica com relação a um eixo longitudinal 34. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 é configurado para facilitar uma conexão de correspondência que acopla de maneira comunicativa a árvore 18 aos acoplamentos/encaixes 32 no suspensor de tubulação 14 à medida que a árvore 18 é ancorada na cabeça de poço 12, independente da orientação na qual a árvore 18 é inicialmente posicionada durante o processo de ancoragem .

[0033] Diferentes disposições de um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 agora serão divulgadas nas seções a seguir dessa descrição. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação pode utilizar um mecanismo de alinhamento de tubulação helicoidal , um mecanismo de alinhamento de fenda helicoidal, um mecanismo de alinhamento de mola de torção, ou um mecanismo de alinhamento com base em plugue.

Mecanismo de alinhamento de tubulação helicoidal

[0034] Um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 que tem um mecanismo de tubulação helicoidal será descrito com referência às figuras 2 e 3. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 da figura 2 inclui uma sapata 110, uma chave de alinhamento 112, um sub de encaixe de produção 114, e um ou mais comprimentos de tubulação hidráulica helicoidal e/ou conduítes elétricos 116. A disposição e a interação desses componentes serão agora descritas.

[0035] A sapata 110 pode alojar os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 118 que ficam na interface com os acoplamentos/encaixes 32 correspondentes em uma extremidade de topo do suspensor de tubulação 14 mediante a ancoragem da árvore 18. A sapata 110 é, em geral, montada ao sub de encaixe de produção 114, conforme mostrado. A sapata 110 pode incluir portas de fluido hidráulico e/ou cabos elétricos 120 que se estende através disso. As portas e/ou cabos 120 podem ser conectados a ou através de tubulação hidráulica helicoidal e/ou conduítes elétricos 116 no topo da sapata 110 para permitir que a sapata 110 gire em relação ao corpo da árvore 18. Os cabos elétricos e/ou portas hidráulicas 120 dispostas através da sapata 110 são finalizadas a uma série de contatos elétricos de correspondência seca e/ou conectores hidráulicos 118 que fazem interface com o suspensor de tubulação 14 no fundo da sapata 110.

[0036] A sapata 110 é capaz de girar em relação ao corpo de árvore 18 e ao sub de encaixe de produção 114. Um perfil de sapata aciona a sapata 110 para girar à medida que é abaixada através da cabeça de poço 112. O perfil de sapata 122 é ilustrado na figura 3. O perfil de sapata 122 é um perfil formado ao redor da circunferência externa da sapata 110, conforme mostrado. O perfil de sapata 122 pode apresentar uma borda de projeção que se inclina em uma direção relativamente para baixo (seta 124) a partir de um lado da sapata 110 em ambas as direções circunferencialmente ao redor da sapata 110 (setas 126) para um lado oposto 128 da sapata 110. No ponto inferior no lado 128 do perfil de sapata 122, o perfil 122 pode incluir uma fenda de alinhamento 130. A fenda de alinhamento 130 pode ser orientada na direção para baixo (seta 124).

[0037] Como mostrado na figura 2, a chave de alinhamento 112 pode ser montada diretamente ao suspensor de tubulação 14. O perfil de sapata 122 pode acionar a sapata 110 a girar contra a chave de alinhamento 112 até que a chave de alinhamento 112 é definida na fenda de alinhamento 130. Nesse ponto, a sapata 110 será orientada de maneira adequada em relação ao suspensor de tubulação 14 de modo a fazer as conexões de correspondência desejadas na interface de acoplamentos 118 e 32. Como tal, a rotação da sapata 110 para quando os acoplamentos 118 da sapata 110 são alinhados aos acoplamentos 32 no suspensor de tubulação 14.

[0038] O sub de encaixe de produção 114 pode ser montado ao corpo de árvore 18. A sapata 110 é disposta ao redor de uma circunferência externa do sub de encaixe de produção 114. O sub de encaixe de produção 114 pode reter a sapata 110 ali, enquanto permite que a sapata 110 gire livre ao redor do sub de encaixe de produção 114. Como tal, o sub de encaixe de produção 114 acopla de maneira rotacional a sapata 110 à árvore 18. A sapata 110 é capaz de girar em relação ao sub de encaixe de produção 114 e à árvore 18 à medida que a árvore 18 está sendo abaixada na cabeça de poço 12.

[0039] A tubulação hidráulica helicoidal (116) fornece uma trajetória de comunicação para o fluido hidráulico sendo comunicado a partir das portas de fluido na árvore 18 às portas de fluido correspondentes na sapata 110 e, por fim, ao suspensor de tubulação 14. A disposição helicoidal de tubulação hidráulica (116) permite que a tubulação se flexione à medida que a sapata 110 gira em ambas as direções para alinhar os acoplamentos 118 àqueles do suspensor de tubulação 14, enquanto a árvore 18 está sendo diminuída.

[0040] Os conduítes elétricos (116) fornecem uma trajetória de comunicação para os sinais elétricos e/ou de fibra óptica sendo comunicados a partir dos cabos na árvore 18 aos cabos correspondentes na sapata 110 e, por fim, o suspensor de tubulação 14. A disposição helicoidal dos conduítes elétricos (116) permite que o conduíte se flexione à medida que a sapata 110 gira em ambas as direções para alinhar os acoplamentos 118 com aqueles do suspensor de tubulação 14, enquanto a árvore 18 está sendo diminuída.

[0041] Uma descrição geral de um método para operar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 2 e 3 será agora descrita. O sub de encaixe de produção 114 pode ser instalado em uma parte inferior da árvore 18. O sub de encaixe de produção 114 pode ser acoplado à árvore 18 através roscas, um anel de trava, ou qualquer outro método conhecido. O sub de encaixe de produção 114 pode ser conectado à árvore 18 de uma maneira que não permite a rotação do sub de encaixe de produção 114 em relação à árvore 18. Em outras modalidades, o sub de encaixe de produção 114 pode ser formado integral com a árvore 18.

[0042] O método também pode incluir a instalação da sapata 110 no sub de encaixe de produção 114. A sapata 110 pode ser disposta ao redor da circunferência externa do sub de encaixe de produção geralmente cilíndrico 114, e a sapata 110 pode ser acoplada de maneira giratória ao sub de encaixe de produção 114. A sapata 110, por exemplo, pode ser conectada ao lado externo do sub de encaixe de produção 114 através uma interface de mancal que permite a rotação livre da sapata 110 ao redor do sub de encaixe de produção 114 enquanto esses componentes são abaixados através da cabeça de poço 12.

[0043] Um ou mais comprimentos de tubulação hidráulica e/ou conduítes elétricos 116 podem ser conectados entre o fundo do corpo de árvore 18 e o topo da sapata 110. Os conduítes elétricos e/ou tubulação hidráulica 116 podem ser helicoidal ao redor do diâmetro externo do sub de encaixe de produção 114 em um espaço localizado de modo longitudinal entre a árvore 18 e a sapata 110. Em algumas modalidades, os conduítes e/ou tubulação 116 podem ser estendidos para cima a partir dos cabos e/ou portas conectados 120 na sapata 110, helicoidal uma ou mais vezes cada um ao redor do sub de encaixe de produção 114, e conectados em contatos 132 em uma extremidade inferior do corpo de árvore 18. Em outras modalidades, os conduítes e/ou tubulação 116 podem ser estendidos a partir de uma interface na extremidade inferior do corpo de árvore 18, helicoidal uma ou mais vezes cada um ao redor do sub de encaixe de produção 114, e conectados em cabos e/ou portas 120 na sapata 110 através contatos em uma extremidade superior da sapata 110.

[0044] Durante a montagem da montagem do suspensor de tubulação , a chave de alinhamento 112 é instalada ao longo de um diâmetro interno do suspensor de tubulação 14. A chave de alinhamento 112 pode ser instalada de maneira segura dentro de um recesso formado no suspensor de tubulação 14 ao longo do diâmetro interno. Como mostrado, a chave de alinhamento 112 é disposta em uma posição específica ao longo da circunferência da superfície interna do suspensor de tubulação 14. Uma chave de alinhamento 112 não se estende ao redor de toda a circunferência da superfície interna do suspensor de tubulação 14. A chave de alinhamento 112 pode ser instalada através um fecho como uma cavilha ou parafuso no recesso do suspensor de tubulação 14. A chave de alinhamento 112 pode ter uma largura que é dimensionada para ser recebida para a fenda vertical 130 do perfil de sapata 122 associado à sapata 110.

[0045] Mediante a montagem dos componentes acima, o suspensor de tubulação 14 pode ser estendido na cabeça de poço 12 em qualquer orientação, travado no lugar, e vedado dentro da cabeça de poço 12. A árvore montagem que tem o corpo de árvore 18 e o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 (isto é, o sub de encaixe de produção 114, a sapata 110, e o tubulação helicoidal /conduítes 116) é, em seguida, estendida e orientada em um local desejado na cabeça de poço 12 antes da ancoragem dentro da cabeça de poço 12.

[0046] Enquanto a árvore 18 é ancorada a partir de uma posição inicial na cabeça de poço 12 até a sua posição conectada final, a sapata 110 pode engatar a chave de alinhamento 112 de modo a orientar os acoplamentos 32 e 118 associados ao suspensor de tubulação 14 e à sapata 110, respectivamente. O perfil de sapata 122 na borda externa da sapata 110 pode engatar diretamente a chave de alinhamento 112 no suspensor de tubulação 14. Abaixar a árvore 18 faz ainda com que a sapata 110 to gire ao redor do sub de encaixe de produção 114 se alinhe com o suspensor de tubulação 14. Ou seja, a chave de alinhamento estacionária 112 força a sapata 110 a girar em uma direção ou na outra (dependendo da direção da inclinação do perfil de sapata 122 no ponto de contato inicial com a chave de alinhamento 112) à medida que a árvore 18 é abaixada até que a chave de alinhamento 112 seja recebida na fenda de alinhamento 130 do perfil de sapata 122. Nesse ponto, a sapata 110 estará em um alinhamento adequado com o suspensor de tubulação 14.

[0047] A árvore 18 pode, em seguida, ser ancorada e travada na cabeça de poço 12. Todos os acoplamentos entre a sapata 110 e o suspensor de tubulação 14 serão engatados nesse ponto. Os acoplamentos hidráulicos, elétricos, e/ou de fibra óptica entre a árvore 18 e o suspensor de tubulação 14 serão, em seguida, testados para garantir uma conexão adequada que foi feita.

[0048] O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 descrito das figuras 2 e 3 pode alcançar o objetivo de alinhamento das penetrações de suspensor de tubulação (isto é, acoplamentos/encaixes 32 e 118) independente da orientação ao redor do eixo longitudinal no qual a árvore 18 é ancorada . O processo de alinhamento é passivo e redefinido sem intervenção manual submarina ou na superfície. As vedações de fornecedor, acopladores hidráulicos, e conectores elétricos do suspensor de tubulação 14 podem ser utilizados em implementações do dispositivo de alinhamento 16 apresentado. Os designs de corpo de árvore existentes podem precisar de alguma modificação para remover e substituir os acopladores existentes por conexões de tubulação /conduíte que levam ao tubulação /conduítes 116. Os suspensores de tubulação existentes podem ser utilizados com apenas uma modificação mínima para adicionar a chave de alinhamento 112. As ferramenta de execução existentes dos suspensores de tubulação podem ser utilizadas sem modificação.

Mecanismo de alinhamento de tubulação helicoidal com roscas de alinhamento Multi-Start

[0049] Outra modalidade de um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 que tem um mecanismo de tubulação helicoidal será descrita com referência às figuras 4A-8B. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 4A-8B inclui um sub de encaixe de produção 610, um sub de alinhamento 612, um anel de temporização externo 614, e um ou mais comprimentos de tubulação hidráulica helicoidal e/ou conduítes elétricos e/ou de fibra óptica 616. A disposição e a interação desses componentes serão agora descritas.

[0050] Similar à sapata 110 da figura 2 e ao corpo de alinhamento da figura 9, o sub de alinhamento 612 pode alojar os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica padrão 118 que ficam em interface com os acoplamentos correspondentes/encaixes em uma extremidade de topo do suspensor de tubulação (não mostrado) mediante a ancoragem da árvore (não mostrado). O sub de alinhamento 612 é, em geral, montado ao sub de encaixe de produção 610, conforme mostrado. Na posição de execução, o sub de alinhamento 612 se estende para baixo aproximadamente na mesma direção final que o sub de encaixe de produção 610, de modo que o sub de alinhamento 612 fornece uma barreira de proteção entre as vedações 618 em uma extremidade inferior do sub de encaixe de produção 610 e componentes externos.

[0051] O sub de alinhamento 612 inclui portas de fluido hidráulico e/ou cabos elétricos 120 que se estendem através disso. As portas e/ou cabos 120 podem ser conectadas a ou através de tubulação hidráulica helicoidal e/ou conduítes elétricos e/ou de fibra óptica 616 no topo do sub de alinhamento 612 para permitir que o sub de alinhamento 612 gire em relação ao corpo da árvore . Os cabos elétricos e/ou portas hidráulicas120 dispostas através do sub de alinhamento 612 podem ser finalizadas a uma série de contatos elétricos/de fibra e/ou conectores hidráulicos 118 que ficam em interface com o suspensor de tubulação no fundo do sub de alinhamento 612.

[0052] Similar às modalidades da figura 2 e figura 9, o sub de alinhamento 612 é capaz de girar em relação ao corpo de árvore (não mostrado) e o sub de encaixe de produção 610. Similar à modalidade da figura 9, essa rotação é acionada pelo anel de temporização externo 614. Como ilustrado, uma superfície externa do sub de alinhamento 612 apresenta uma pluralidade de roscas de alinhamento 620 formada ali. Essas roscas de alinhamento 620 têm uma série de fendas ou sulcos em formato helicoidal formadas no sub de alinhamento 612 e espaçadas ao redor da circunferência do sub de alinhamento 612. Cada rosca de alinhamento 620 inclui um ponto de partida independente no fundo do mesmo, cada ponto de partida desenvolvida para receber um pino correspondente 622 do anel de temporização externo 614. Na modalidade ilustrada, as roscas de alinhamento 620 incluem uma rosca de alinhamento de seis intervalos, isso significa que há seis pontos de partida correspondentes a seis roscas. Outros números de roscas são possíveis em outras modalidades também. O anel de temporização externo 614 inclui uma pluralidade de pinos 622, que se estende a partir de um diâmetro interno do anel de temporização externo 614 em uma direção radialmente interna e são localizadas em roscas de alinhamento 620 correspondentes do sub de alinhamento 612. Como tal, o anel de temporização externo 614 funciona, em geral, como uma porca montada p11L26 nas roscas 620 do sub de alinhamento 612. Em uma parte superior do sub de alinhamento 612, as roscas de alinhamento 620 transitam nas fendas de alinhamento verticais 624 localizadas ao redor da circunferência do sub de alinhamento 612.

[0053] O anel de temporização externo 614 inclui um ou mais recursos de chave 626 desenvolvidos para interagir com os recursos de chave complementares do suspensor de tubulação (não mostrado). Por exemplo, conforme mostrado, o anel de temporização externo 614 pode apresentar alças 626 que se estendem em uma direção para baixo a partir de uma superfície inferior do anel de temporização externo 614. Essas alças 626 são desenvolvidas para ficar em interface com sulcos ou fendas correspondentes formados em uma superfície voltada para cima do suspensor de tubulação (não mostrado) para temporizar o início da rotação de alinhamento de modo que os acoplamentos 118 no fundo do sub de alinhamento 612 serão alinhados com os acoplamentos correspondentes/encaixes no topo do suspensor de tubulação . As alças 626 podem incluir três alças, quatro alças, ou outro número de alças. As alças 626 no anel de temporização externo 614 podem ser espaçadas de forma desigual um do outro ao redor da circunferência do anel de temporização externo 614, espaçados de forma desigual em uma direção radial a partir de um eixo longitudinal do anel de temporização externo, que se estende em diferentes comprimentos na direção longitudinal, ou uma combinação dos mesmos. Os correspondentes sulcos ou fendas que se estendem no suspensor de tubulação podem ser dispostos de uma maneira desigual similar. Dessa maneira, as alças 626 do anel de temporização externo 614 são recebidas nos sulcos ou fendas correspondentes do suspensor de tubulação apenas quando o anel de temporização externo 614 está em uma orientação particular com relação ao suspensor de tubulação ao redor de um eixo longitudinal.

[0054] Deve ser observado que, em outras modalidades, os recursos de chave no anel de temporização externo e o suspensor de tubulação podem ser invertidos, de modo que o anel de temporização externo inclui fendas em chave ou sulcos formados ali para ser recebido em alças que se estendem para cima do suspensor de tubulação .

[0055] O anel de temporização externo 614 repousa o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 em uma orientação desejada dentro do suspensor de tubulação , independente de como o suspensor de tubulação é orientado dentro da cabeça de poço. Uma vez que o anel de temporização externo 614 é introduzido no suspensor de tubulação , não pode ser girado com relação ao suspensor de tubulação . O sub de alinhamento 612, em seguida, se move para baixo, girando com relação ao anel de temporização externo estacionário 614 até alcançar uma posição alinhada em relação ao suspensor de tubulação (não mostrado) para fazer as conexões de fluido, elétricas, e/ou de fibra óptica desejadas. Nesse ponto, o sub de alinhamento 612 será orientado de maneira adequada em relação ao suspensor de tubulação de modo a fazer as conexões de correspondência desejadas na interface de acoplamentos 118 e (32 da figura 1). Como tal, a rotação do sub de alinhamento 612 para quando os acoplamentos 118 do sub de alinhamento 612 são alinhados aos acoplamentos 32 no suspensor de tubulação .

[0056] O sub de encaixe de produção 610 pode ser montado ao corpo de árvore (não mostrado), similar ao sub de encaixe de produção 114 da figura 2. O sub de alinhamento 612 é disposto ao redor de uma circunferência externa do sub de encaixe de produção 610. O sub de encaixe de produção 610 pode reter um sub de alinhamento 612 ali, enquanto permite que o sub de alinhamento 612 gire livremente ao redor do sub de encaixe de produção 610. Como tal, o sub de encaixe de produção 610 acopla de maneira rotacional um sub de alinhamento 612 à árvore . O sub de alinhamento 612 é capaz de girar em relação ao sub de encaixe de produção 610 e à árvore à medida que a árvore é abaixada na cabeça de poço.

[0057] O sub de alinhamento 612 pode ser equipado com um mecanismo de atuação 628 usado para liberar o sub de encaixe de produção 610 a partir do sub de alinhamento 612 de modo que o sub de encaixe de produção 610 pode se mover em uma direção longitudinal com relação ao sub de alinhamento 612. O mecanismo de atuação 628 é desenvolvido de modo que pode ser apenas ativado uma vez que o sub de alinhamento 612 está em uma posição alinhada com relação ao suspensor de tubulação . Na modalidade ilustrada, o mecanismo de atuação 628 inclui um ou mais botões de atuação 630 e um anel dividido 632. O anel dividido 632 é mantido em posição em um sulco circunferencial formado ao longo de um diâmetro radialmente interno do sub de alinhamento 612. O anel dividido 632 é inclinado em uma direção radialmente para fora de modo a reter o sub de alinhamento 612 em uma posição longitudinal específica em relação ao sub de encaixe de produção 610. Embora não seja mostrado, o anel dividido 632 pode ser acoplado ao sub de encaixe de produção 610 através um ressalto ou algum outro recurso de fixação. Os botões de atuação 630 podem se estender a partir de um diâmetro radialmente externo do sub de alinhamento 612 ao diâmetro radialmente interno do sub de alinhamento 612 em que o anel dividido 632 é retido. Em uma força aplicada em uma direção radialmente para dentro a um ou mais botões 630 pressiona os botões 630 no anel dividido 632, achatando assim o anel dividido 632 de modo que o sub de alinhamento 612 não é mais mantido em uma posição longitudinal fixa com relação ao sub de encaixe de produção 610. Isso permite que o sub de encaixe de produção 610 se mova ainda para baixo, de modo que as vedações 618 no fundo do mesmo podem ser estendidas para ficar em interface com o suspensor de tubulação .

[0058] Enquanto estiver em posição retraída, as vedações de galeria não são energizadas, permitindo a rotação livre do sub de alinhamento 612 ao redor do sub de encaixe de produção 610. Uma vez que as vedações de galeria são engatadas, elas irão evitar a rotação adicional de modo que a árvore pode ser removida e reinstalada na mesma orientação.

[0059] A tubulação hidráulica helicoidal 616 fornece a trajetória de comunicação para o fluido hidráulico sendo comunicado a partir das portas de fluido na árvore até as portas de fluido correspondentes no sub de alinhamento 610 e, por fim, o suspensor de tubulação . A disposição helicoidal de tubulação hidráulica 616 permite que o tubulação se flexione à medida que o sub de alinhamento 612 gire para alinhar os acoplamentos 118 com aqueles do suspensor de tubulação , enquanto a árvore está sendo diminuída.

[0060] Os conduítes elétricos 616 fornecem uma trajetória de comunicação para os sinais elétricos e/ou de fibra óptica sendo comunicados a partir dos cabos na árvore aos cabos correspondentes no sub de alinhamento 612 e, por fim, no suspensor de tubulação . A disposição helicoidal dos conduítes elétricos 616 permite que o conduíte se flexione à medida que um sub de alinhamento 612 gira para alinhar os acoplamentos 118 àqueles do suspensor de tubulação , enquanto a árvore está sendo diminuída.

[0061] Uma descrição geral de um método para operar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 4A-8B será agora fornecida. As figuras 4A e 4B mostram o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 em uma configuração de execução. Essa é a configuração do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 durante o estágio inicial de abaixar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 com a árvore em direção à cabeça de poço. Nessa configuração, o anel de temporização externo 614 está localizado na extremidade inferior do sub de alinhamento 612, com os pinos 622 posicionados em suas roscas de alinhamento correspondentes 620 onde as roscas começam. Os componentes do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 permanecem nessa posição até que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 seja posicionado na cabeça de poço logo acima do suspensor de tubulação . Uma vez que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 é abaixado longe o suficiente de modo que o anel de temporização externo 614 fica em contato com o suspensor de tubulação na cabeça de poço, o anel de temporização externo 614, o sub de alinhamento 612, ou ambos, podem girar em relação à árvore até que os recursos de chave 626 (por exemplo, alças) no fundo do anel de temporização externo 614 são recebidos nos recursos correspondentes (por exemplo, sulcos ou fendas) do suspensor de tubulação .

[0062] Uma vez que o anel de temporização externo 614 é instalado de maneira firma dentro do suspensor de tubulação , uma força adicional para baixo aplicada à árvore faz com que o sub de alinhamento 612 gire em relação ao anel de temporização externo 614 e ao suspensor de tubulação . Isso é ilustrado na as figuras 5A e 5B. A árvore e o sub de encaixe de produção 610 estão sendo abaixados em relação ao suspensor de tubulação e ao anel de temporização externo 614, enquanto o anel de temporização externo 614 é mantido estacionário dentro do suspensor de tubulação . Com seus pinos 622 engatados nas roscas de alinhamento 620 do sub de alinhamento 612, o anel de temporização externo 614 aciona o sub de alinhamento 612 para girar em direção a uma posição alinhada em relação ao suspensor de tubulação onde os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 118 do sub de alinhamento 612 são alinhados àqueles do suspensor de tubulação . Com isso acontecendo, o tubulação helicoidal 616 se flexiona para manter as conexões entre a árvore e o sub de alinhamento 612, enquanto o sub de alinhamento 612 gira em relação à árvore .

[0063] Quando o anel de temporização externo 614 alcança o topo das roscas de alinhamento 620, o sub de alinhamento 612 e os seus acoplamentos 118 serão rotacionalmente alinhados com os conectores do suspensor de tubulação , e os pinos 622 do anel de temporização externo 614 irão entrar nas fendas de alinhamento verticais 624. Essa configuração alinhada é mostrada nas figuras 6A e 6B. A partir daqui, a força adicional para baixo da árvore e do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 fará com que o sub de alinhamento 612, o sub de encaixe de produção 610 e a árvore se movam verticalmente para baixo em relação ao anel de temporização externo 614 e ao suspensor de tubulação . Essa posição é mostrada nas figuras 7A e 7B. Nessa posição, os acoplamentos 118 do sub de alinhamento 612 estão logo acima dos conectores correspondentes do suspensor de tubulação , e o anel de temporização externo 614 está em uma posição em que está cobrindo/apertando os botões de atuação 630 no topo do sub de alinhamento 612. Esses botões de atuação 630, uma vez apertados, empurram o anel dividido 632 radialmente para dentro para liberar o sub de encaixe de produção 610 de modo que pode se mover de modo longitudinal com relação ao sub de alinhamento 612.

[0064] Em algumas modalidades, o sub de alinhamento 612 pode ser equipado com um soquete de alinhamento final/preciso 640, e o suspensor de tubulação pode ser equipado com uma chave de alinhamento final/preciso correspondente. O layout e a descrição desses recursos de alinhamento final/preciso são discutidos abaixo com referência à chave de alinhamento final 232 e à fenda de alinhamento final 234 da figura 9. Os recursos de alinhamento final/preciso similares (por exemplo, fenda de alinhamento 640 e uma chave correspondente no suspensor de tubulação ) podem ser implementados nas modalidades das figuras 4A-8B também. O alinhamento final deveria ser feito através da fenda de alinhamento 640 e a chave correspondente, enquanto o sub de alinhamento 612 está se movendo verticalmente para baixo em relação ao anel de temporização externo 614 engatado com as fendas de alinhamento verticais 624.

[0065] Nesse ponto, abaixar ainda a árvore faz com que o sub de encaixe de produção 610 se mova para baixo em relação ao sub de alinhamento 612, descobrindo as vedações 618 na extremidade inferior do mesmo e engatando as vedações de galeria. O sub de encaixe de produção 610 irá se mover para baixo, esbarrando no suspensor de tubulação e ativando as vedações 618 contra um suspensor de tubulação interface. O sub de alinhamento 612 também pode ser abaixado a uma determinada quantidade para finalizar as conexões stabbing entre os acoplamentos 118 e os conectores correspondentes do suspensor de tubulação . Isso leva o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 a posição totalmente ancorada dentro da cabeça de poço, conforme mostrado nas figuras 8A e 8B.

[0066] O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 4A-8B é similar à modalidade do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 2 e 3, exceto pela adição do anel de temporização externo 614 usado para girar o sub de alinhamento 612 e para atuar o anel dividido 632, permitindo o movimento para baixo do sub de encaixe de produção 610 em relação ao sub de alinhamento 612. Essa disposição, que permite o movimento para baixo do sub de encaixe de produção 610 em relação ao sub de alinhamento 612, facilita a proteção das vedações 618 no fundo do sub de encaixe de produção 610 durante o movimento de abaixar inicial do sistema através da cabeça de poço.

[0067] O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 descrito das figuras 4A-8B pode alcançar o objetivo de alinhamento de penetrações do suspensor de tubulação (isto é, acoplamentos/encaixes 32 e 118) independente da orientação ao redor do eixo longitudinal no qual a árvore 18 é ancorada. O processo de alinhamento é passivo. As vedações de fornecedor, acopladores hidráulicos, e conectores elétricos existentes do suspensor de tubulação 14 podem ser utilizados em implementações do dispositivo de alinhamento 16 descrito. Os designs de corpo de árvore existentes podem precisar de alguma modificação para remover e substituir os acopladores existentes por conexões de tubulação /conduíte que levam ao tubulação /conduítes 616. Os suspensores de tubulação existentes podem ser utilizados com apenas uma modificação mínima para adicionar a recursos em chave para realizar a interface com o anel de temporização externo 614. A ferramenta de execução existente dos suspensores de tubulação pode ser utilizada sem modificação.

Mecanismo de alinhamento de fenda helicoidal

[0068] Um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 que tem um mecanismo de fenda helicoidal será descrito com referência às figuras 9 e 10. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 da figura 9 inclui um corpo de alinhamento 210, um anel de temporização 212, e um cubo de temporização 214. A disposição e a interação desses componentes serão agora descritas.

[0069] O corpo de alinhamento 210 pode ser uma peça única e sólida que aloja os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 216 do tipo padrão (ou tipo atuado) que ficam em interface com os acoplamentos correspondentes/encaixes 32 em uma extremidade de topo do suspensor de tubulação 14. Nessa modalidade, o corpo de alinhamento 210 pode funcionar como o sub de encaixe de produção que é acoplado diretamente ao corpo de árvore 18. Em outras modalidades, no entanto, um sub de encaixe de produção separado anular capturado dentro do corpo de alinhamento 210 pode ser usado.

[0070] O corpo de alinhamento 210 pode incluir uma porta hidráulica (não mostrado) que se estende através disso e encaminhada a uma galeria hidráulica 218. A galeria hidráulica 218 é aperta para e em comunicação fluida com uma porta hidráulica (não mostrado) formado através da árvore 18 também. A galeria hidráulica 218 é localizada em um espaço anular entre o corpo de árvore 18 e o corpo de alinhamento 210, e a galeria hidráulica 218 se estende inteiramente ao redor da circunferência do corpo de alinhamento 210. A galeria hidráulica 218 permite a rotação do corpo de alinhamento 210 em relação à árvore 18, enquanto mantém em comunicação fluida entre a porta hidráulica no corpo de árvore 18 e a porta hidráulica no corpo de alinhamento 210.

[0071] O corpo de alinhamento 210 pode incluir cabos elétricos e/ou de fibra óptica (não mostrados) que se estendem através disso e encaminhados a uma galeria elétrica/de fibra óptica 220. Os cabos elétricos e/ou de fibra óptica podem ser helicoidal na galeria elétrica/de fibra óptica 220 entre o corpo de alinhamento 210 e a árvore 18. Os cabos elétricos e/ou de fibra óptica podem se estender a partir do corpo de alinhamento 210, através da galeria 220, e para o corpo de árvore 18. A contenção dos cabos elétricos e/ou de fibra óptica em uma disposição helicoidal dentro da galeria 220 pode permitir que o corpo de alinhamento 210 gire em relação ao corpo de árvore 18 uma vez que os cabos são capazes de flexionar em resposta a tais movimentos do corpo de alinhamento 210. Os cabos localizados dentro do corpo de alinhamento 210 podem terminar em uma série de contatos elétricos de correspondência seca (acoplamentos 216) em uma extremidade inferior do corpo de alinhamento 210 desenvolvido para girar em relação à árvore 18.

[0072] O corpo de alinhamento 210 inclui uma ou mais fendas helicoidais 222 formadas ao longo de uma superfície externa do mesmo. A fenda helicoidal 222 pode ser vista mais claramente na ilustração da figura 10. A fenda helicoidal 222 aciona o corpo de alinhamento 210 para girar em relação ao corpo de árvore 18 à medida que é abaixado na árvore 18. A rotação do corpo de alinhamento 210 pode parar quando os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 216 são alinhados aos acoplamentos/encaixes 32 no suspensor de tubulação 14. Uma ou mais fendas helicoidais 222 pode ter, cada uma, uma parte reta 224 em uma extremidade para permitir uma ancoragem não rotacional dos corpos de alinhamento acoplamento 216 no suspensor de tubulação acoplamentos/encaixes 32.

[0073] O cubo de temporização 214 é acoplado ao suspensor de tubulação 14, conforme mostrado. O cubo de temporização 214 pode ser diretamente acoplado ao suspensor de tubulação 14 através um mecanismo de fixação como uma cavilha ou parafuso. O cubo de temporização 214 pode incluir recursos de chave 226 específicos formados em uma superfície voltada para cima do mesmo. Esses recursos de chave 226 no cubo de temporização 214 são desenvolvidos para capturar o anel de temporização 212 quando o anel 212 é cronometrado em uma posição e orientação exclusiva em relação ao suspensor de tubulação 14. Os recursos de chave 226 no cubo de temporização 214 podem incluir fendas ou orifícios formados na face superior do cubo de temporização 214. O anel de temporização 212 pode incluir recursos de chave 228 complementares desenvolvidos para ser recebidos diretamente no cubo de temporização 214. O cubo de temporização 214 ilustrado inclui fendas cronometradas usinadas na face superior do mesmo. Essas fendas 226 são posicionadas de modo que apenas um alinhamento cronometrado é possível entre o anel de temporização 212 e o cubo de temporização 214. Ou seja, o anel de temporização 212 não irá travar no cubo de temporização 214 através o engate pelos recursos de chave 226 até que o anel de temporização 212 tenha girado para uma posição em relação ao cubo de temporização 214 em que os recursos 228 do anel de temporização 212 são recebidos no engate com os recursos de chave 226 correspondentes do cubo de temporização 214.

[0074] O anel de temporização 212 pode ser fixo ao corpo de alinhamento 210 através um ou mais pinos de alinhamento 230 que ancora m em fendas helicoidais 222 correspondentes do corpo de alinhamento 210. Como mencionado acima, o anel de temporização 212 pode incluir exclusivamente recursos temporizados 228 que ficam em interface com a face superior do cubo de temporização 214. Ao abaixar a árvore 18 (juntamente com o corpo de alinhamento fixo 210 e o anel de temporização 212), o anel de temporização 212 pode ancorar no cubo de temporização 214. Uma vez ancorado , continuar abaixando o corpo de árvore 18 na cabeça de poço 12 faz com que o anel de temporização 212 gire até que seja interrompido pelo cubo de temporização 214 e recebido no engate de correspondência com os recursos de chave 226 do cubo de temporização 214. Uma vez que o anel de temporização 212 foi parado no cubo de temporização 214, abaixar de forma contínua a árvore 18 pode fazer com que o corpo de alinhamento 210 gire em relação à árvore 18 através o movimento do alinhamento pin 230 ao longo da fenda helicoidal 222 do corpo de alinhamento 210. Essa rotação irá continuar até que os acoplamentos 216 do corpo de alinhamento 210 estejam alinhados com os acoplamentos 32 no suspensor de tubulação 14.

[0075] Uma vez alinhado dessa maneira, o(s) pino(s) de alinhamento 230 acoplado(s) ao anel de temporização 212 pode(m) se mover para fora da fenda helicoidal 222 e para a parte vertical reta 224. Em algumas modalidades, o corpo de alinhamento 210 pode engatar com o suspensor de tubulação 14 através uma chave de alinhamento final 232 recebida em uma fenda de alinhamento final 234. A fenda de alinhamento final 234 pode ser formada no corpo de alinhamento 210, e a chave de alinhamento final 232 pode se estender verticalmente a partir de uma superfície de engate do suspensor de tubulação 14. Em outras modalidades, essa disposição pode ser invertida, de modo que a chave de alinhamento final se estende a partir do corpo de alinhamento 210 de modo a ser recebida em uma fenda de alinhamento final formada no suspensor de tubulação 14. A chave de alinhamento final 232 e a fenda 234 podem fornecer proteção aos acopladores 216 e 32 e aumentam as tolerâncias de correspondência da fenda helicoidal 222, a parte vertical da fenda 224, os pinos de alinhamento 230, e os recursos de chave do anel de temporização 212 e do cubo 214.

[0076] Uma descrição geral de um método para operar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 9 e 10 será agora descrita. O corpo de alinhamento 210 pode ser instalado em uma parte inferior da árvore 18, similar à maneira como um sub de encaixe de produção é instalado em uma árvore tradicional. O anel de temporização 212 pode ser instalado no corpo de alinhamento 210. De maneira específica, o anel de temporização 212 pode ser disposto ao redor de uma circunferência externa do corpo de alinhamento 210, e o(s) pino(s) de alinhamento 230 pode(m) ser fixo diretamente ao anel de temporização 212 e se estender para a fenda helicoidal 222 formada no corpo de alinhamento 210.

[0077] Durante a construção da montagem do suspensor de tubulação , o cubo de temporização 214 pode ser instalado no suspensor de tubulação 14. De maneira específica, o cubo de temporização 214 pode ser conectado a uma parte que se estende para cima do suspensor de tubulação 14 de modo a fornecer um local para repousar o anel de temporização 212 à medida que a árvore 18 e o corpo de alinhamento 210 são abaixados em relação ao suspensor de tubulação 14. O suspensor de tubulação 14 com o cubo de temporização conectado 214 pode ser estendido em qualquer orientação em relação à cabeça de poço 12 e travado no lugar dentro da cabeça de poço 12.

[0078] Durante a ancoragem da árvore 18 na cabeça de poço 12, o anel de temporização 212 no corpo de alinhamento 210 pode primeiro ancorar no cubo de temporização 214. Dependendo da orientação inicial do corpo de alinhamento 210 em relação ao suspensor de tubulação 14 e ao cubo de temporização 214, o anel de temporização 212 pode ou não ancorar diretamente em uma posição travada dentro do cubo de temporização 214. Presumindo que o anel de temporização 212 não está em engate completo com os recursos de chave 226 do cubo de temporização 214 a princípio, abaixa ainda a árvore 18 pode fazer com que o anel de temporização 212 gire em relação ao corpo de alinhamento 210. Essa rotação do anel de temporização 212 em relação ao corpo de alinhamento 310 pode ser guiada pelo alinhamento pin 230 na fenda helicoidal 222. Depois de alguma rotação, o anel de temporização 212 pode ser orientado de maneira adequada para cair nas fendas ou em outros recursos no cubo de temporização 214. Depois de cair os recursos no cubo de temporização 214, o anel de temporização 212 não pode mais girar com relação ao cubo de temporização 214 e ao suspensor de tubulação 14.

[0079] Abaixar ainda a árvore 18 pode agora fazer com que o corpo de alinhamento 210 gire em relação à árvore 18, orientado pela fenda helicoidal 230 que interage com o pino de alinhamento estacionário 222 que se estende a partir do anel de temporização 212. Essa orientação do corpo de alinhamento através o anel de temporização cronometrado 212 irá fazer com que o corpo de alinhamento 210 gire e se alinhe com o suspensor de tubulação 14. Uma vez que o corpo de alinhamento 210 é alinhado de maneira adequada com o suspensor de tubulação 14, a chave de alinhamento final 232 pode ser recebida na fenda de alinhamento final 234 para finalizar o alinhamento rotacional dos acopladores 216 no corpo de alinhamento 210 no suspensor de tubulação 14.

[0080] A árvore 18 e o corpo de alinhamento 210 podem, em seguida, ser ancorado s e travados na cabeça de poço 12. Todos os acoplamentos entre o corpo de alinhamento 210 e o suspensor de tubulação 14 serão engatados nesse ponto. Os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica entre a árvore 18 e o suspensor de tubulação 14 serão, em seguida, testados para garantir que uma conexão adequada foi feita.

[0081] O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 descrito das figuras 9 e 10 pode alcançar o objetivo de alinhamento de penetrações do suspensor de tubulação (isto é, acoplamentos/encaixes 32 e 216) independente da orientação ao redor do eixo longitudinal no qual a árvore 18 é ancorada . O processo de alinhamento é passivo e redefinido sem a intervenção manual submarina ou na superfície. As vedações de fornecedor, acopladores hidráulicos, e conectores elétricos existentes do suspensor de tubulação 14 podem ser utilizados em implementações do dispositivo de alinhamento 16 divulgado. Os designs corpo de árvore existentes podem precisar de alguma modificação para adicionar uma vedação de galeria para o corpo de alinhamento 210 e/ou integração de encaixe de produção no corpo de árvore inferior. Os suspensores de tubulação existentes podem ser utilizados com apenas uma modificação mínima à placa de armadilha de atuador. A ferramenta de execução existente dos suspensores de tubulação pode ser utilizada sem modificação.

Mecanismo de alinhamento de mola de torção

[0082] Um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 que tem um mecanismo de mola de torção será descrito com referência às figuras 11 e 12. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 11 e 12 inclui um corpo superior 310, um corpo inferior 312, uma mola de torção 314, e uma montagem de gatilho 316. A disposição e a interação desses componentes serão agora descritas.

[0083] O corpo superior 310 pode ser uma peça sólida que aloja os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica padrão 318 que ficam em interface com o fundo da árvore 18 para conectar as portas hidráulicas e/ou cabos na árvore 18 àqueles no corpo superior 310. Nessa modalidade, o corpo superior 310 pode funcionar como um sub de encaixe de produção que é acoplado diretamente ao corpo de árvore 18. O corpo inferior 312 pode ser disposto, em geral, ao redor de um diâmetro externo do corpo superior 310, conforme mostrado. O corpo inferior 312 pode ser travado em uma orientação rotacional específica com relação ao corpo superior 310 antes de liberar o corpo inferior 312 através da montagem de gatilho 316.

[0084] O corpo superior 310 pode incluir uma ou mais portas hidráulicas 320 que se estendem através e encaminhadas pela galeria hidráulica 322. A galeria hidráulica 322 é aberta para e em comunicação fluida com uma ou mais portas hidráulicas 324 formados através o corpo inferior 312 também. A galeria hidráulica 322 pode ser localizada em um espaço anular localizado entre o corpo superior 310 e o corpo inferior 312, ou a galeria hidráulica 322 pode ser localizada inteiramente dentro do corpo inferior 312, conforme mostrado. A galeria hidráulica 322 pode se estender inteiramente ao redor da circunferência do corpo superior 310. A galeria hidráulica 322 permite a rotação do corpo inferior 312 em relação ao corpo superior 310, enquanto mantém a comunicação fluida entre a porta hidráulica 320 no corpo superior 310 e a porta hidráulica 324 no corpo inferior 312.

[0085] Os acoplamentos elétricos 318 podem ser cabeados através do corpo superior 310 a uma série de contatos elétricos de correspondência seca (não mostrado) que repousa entre o corpo superior 310 e o corpo inferior 312. Esses contatos elétricos podem permitir a rotação do corpo inferior 312 com relação ao corpo superior 310. O corpo superior 310 pode ser montado diretamente na árvore 18 (por exemplo, através roscas, cavilhas, ou outros recursos de fixação) de modo que o corpo superior 310 não é giratório com relação ao corpo de árvore 18. Como mostrado na figura 12, o corpo superior 310 pode alojar pelo menos uma parte da montagem de gatilho 316.

[0086] A mola de torção 314 é disposta em um espaço anular entre o corpo superior 310 e o corpo inferior 312. A mola de torção 314 pode ser enrolada durante a montagem do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 e travada no lugar através da montagem de gatilho 316. A mola de torção 314 pode ser liberada da sua posição enrolada em um tempo desejado em resposta à atuação pela montagem de gatilho 316. Tal liberação da mola de torção 314 pode fazer com que o corpo inferior 312 gire com relação ao corpo superior 310.

[0087] Como mostrado na figura 12, a montagem de gatilho 316 pode incluir uma série de chaves de mola 326A, 326B, e 326C. Deve ser observado, no entanto, que outras possíveis disposições da montagem de gatilho 316 podem ser utilizadas em outras modalidades.

[0088] O primeiro par de chaves de mola 326A e 326B pode funcionar junto como um gatilho para a liberação da mola de torção 314 para girar o corpo inferior 312 uma vez que foi elevado a uma elevação específica dentro do suspensor de tubulação 14. A chave de mola 326A pode funcionar como uma chave de movimento para a montagem de gatilho 316. Essa chave de movimento 326A pode ser fixa ao corpo inferior 312 e inclinada em uma direção radialmente para fora. Antes da atuação da montagem de gatilho 316, a chave de movimento 326A pode se estender pelo menos parcialmente para fora a partir do diâmetro externo do corpo inferior 312.

[0089] A chave de mola 326B pode funcionar como uma chave de retenção para o mecanismo de acionamento 316. Essa chave de retenção 326B pode ser fixa ao corpo superior 310 e inclinada em uma direção radialmente para fora. Antes da atuação da montagem de gatilho 316, a chave de retenção 326B pode se estender para fora a partir do diâmetro externo do corpo superior 310 em um recesso formado ao longo de um diâmetro interno do corpo inferior 312. Essa chave de retenção 326B que se estende no recesso no corpo inferior 312 pode manter o corpo inferior 312 em uma orientação específica em relação ao corpo superior 310 durante a ancoragem inicial da árvore 18 e antes da liberação da mola 314. Como mostrado, a chave de retenção 326B que se estende no recesso do corpo inferior 312 pode ser alinhada em uma direção radial com a chave de movimento 326A no corpo inferior 312.

[0090] À medida que a árvore 18 (juntamente com o corpo superior 310 e corpo inferior 312) é abaixada em direção à cabeça de poço 12, o corpo superior 310 e o corpo inferior 312 são recebidos através uma abertura inicial 328 do suspensor de tubulação 14. Essa abertura inicial 328 pode ter um orifício com um diâmetro que é ligeiramente maior que o diâmetro externo do corpo inferior 312. Como tal, a chave de movimento 326A é capaz de ficar na posição estendida para fora. À medida que a árvore 18 continua a abaixar, o corpo superior 310 e o corpo inferior 312 pode passar a partir da abertura 328 em uma parte 330 do suspensor de tubulação 14 que tem um orifício diâmetro relativamente menor que é grande o suficiente receber o corpo inferior 312. O suspensor de tubulação 14 pode apresentar um ressalto de movimento 332 no limite entre a abertura inicial de orifício maior 328 e a parte de orifício menor 330. À medida que o corpo inferior 312 passa na parte de orifício menor 330 do suspensor de tubulação 14, a chave de movimento 326A pode ser levada em contato com o ressalto de movimento 332, que pressiona a chave de movimento 326A radialmente para dentro. Esse movimento radialmente para dentro da chave de movimento 326A força simultaneamente a chave de retenção 326B para fora do recesso no corpo inferior 312, de modo que a chave de retenção 326B não mantém mais o corpo inferior 312 em alinhamento rotacional com o corpo superior 310. Isso permite que o corpo inferior 312 gire agora em relação ao corpo superior 310 como impulsionado pela mola de torção previamente definida 314.

[0091] A chave de mola final 326C pode funcionar como uma chave de alinhamento para parar a rotação do corpo inferior 312 quando o corpo inferior 312 alcança a orientação adequada em relação ao suspensor de tubulação 14. A chave de alinhamento 326C pode ser fixa ao corpo inferior 310 e inclinada em uma direção radialmente para fora. Durante a rotação do corpo inferior 310 em relação ao corpo superior 312 em resposta a uma força exercida pela mola de torção 314, a chave de alinhamento 326C pode ser mantida no local dentro de um recesso no corpo inferior 312 pela parede interna da parte de orifício relativamente menor 330 do suspensor de tubulação 14. O corpo inferior 312 pode girar até que a chave de alinhamento 326C alcança uma posição que é rotacionalmente alinhada com uma fenda 334 formada no diâmetro interno do suspensor de tubulação 14. A fenda 334 pode ser verticalmente orientada, conforme mostrado. Uma vez que a chave de alinhamento 326C é alinhada com a fenda 334, a chave 326C é inclinada radialmente para fora na fenda 334, interrompendo assim a rotação do corpo inferior 312 em uma posição desejada em relação ao suspensor de tubulação 14.

[0092] O corpo inferior 312 pode ser uma peça sólida que aloja os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 336 desenvolvidos para ficar em interface diretamente com aqueles acoplamentos 32 no suspensor de tubulação 14. Os acoplamentos 336 podem ter um design padrão, ou eles podem ter um design atuado, de modo que eles podem ter diferenças lineares em elevações entre o fundo do corpo inferior 312 e o topo do suspensor de tubulação 14. Como mencionado acima, o corpo inferior 312 pode incluir uma ou mais portas hidráulicas 324 encaminhadas para a galeria hidráulica 322 de modo a permitir a rotação do corpo inferior 312 em relação ao corpo superior 310. Os acoplamentos elétricos no fundo do corpo inferior 312 podem ser cabeados a uma série de contatos elétricos de correspondência seca (não mostrado) que repousam entre o corpo superior 310 e o corpo inferior 312. Esses contatos elétricos podem permitir a rotação do corpo inferior 312 com relação ao corpo superior 310. O corpo inferior 310 também pode alojar a chave de alinhamento 326C e a chave de retenção 326B da montagem de gatilho 316.

[0093] Nas modalidades das figuras 2-12, as comunicações de fibra óptica entre os cabos de fibra óptica no suspensor de tubulação 14 e na árvore 18 podem ser convertidas em um sinal elétrica dentro do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 e, em seguida, convertidos novamente em comunicação de fibra óptica (luz) no lado de saída do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16.

[0094] Uma descrição geral de um método para operar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 11 e 12 será agora descrita. O corpo superior 310 (juntamente com o fixo corpo inferior 312, mola de torção 314, e montagem de gatilho 316) pode ser instalado em uma parte inferior da árvore 18, similar à maneira como um sub de encaixe de produção é instalado em uma árvore tradicional. Durante montagem, a mola de torção 314 é enrolada e a montagem de gatilho 316 é definida, armazenando de maneira eficaz a energia rotacional na montagem de alinhamento.

[0095] O suspensor de tubulação 14 pode ser estendido em qualquer orientação e travado no lugar dentro da cabeça de poço 12. A árvore 18 (com o dispositivo de alinhamento 16 conectado) pode, em seguida, se estendida e orientada em um local desejado antes da ancoragem . Ao ancorar a árvore 18, a montagem de gatilho 316 do dispositivo de alinhamento 16 se eleva no ressalto de movimento 332 no diâmetro interno do suspensor de tubulação 14 para liberar a 314, como descrito acima. Uma vez que a mola de torção 314 é liberada, o corpo inferior 312 é capaz de girar até que a chave de mola de alinhamento 326C entre na fenda de correspondência 334 no diâmetro interno do suspensor de tubulação 14. Uma vez que o corpo inferior 312 é travado de maneira rotacional na fenda de alinhamento 334, os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 336 podem ser engatados aos acoplamentos correspondentes 32 do suspensor de tubulação 14. Os acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica entre a árvore 18 e o suspensor de tubulação 14 serão, em seguida, testados para garantir que uma conexão adequada foi feita.

[0096] O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 descrito das figuras 11 e 12 pode alcançar o objetivo de alinhar as penetrações do suspensor de tubulação (isto é, acoplamentos/encaixes 32 e 336) independente da orientação ao redor do eixo longitudinal no qual a árvore 18 é ancorada . Os designs existentes corpo de árvore não precisam ser modificados para acomodar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 descrito. Os suspensores de tubulação existentes podem ser utilizados com apenas uma modificação mínima para adicionar a fenda de alinhamento 334, mas, de outro modo, o dispositivo de alinhamento 16 utiliza as interfaces padrão à árvore 18 e ao suspensor de tubulação 14.

Mecanismo de alinhamento com base em plugue

[0097] Um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 que tem um mecanismo de alinhamento com base em plugue será descrito com referência às figuras 13-18. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 da figura 13 inclui uma manga de alinhamento 510 e a montagem de plugue 512, entre outras coisas. A disposição e interação desses componentes serão agora descritas.

[0098] A manga de alinhamento 510 pode ser uma peça sólida que é localizada dentro e faz interface com uma superfície interna de um orifício principal da árvore 18. A manga de alinhamento 510 pode ser diretamente acoplada a um sub de encaixe de produção 516 da árvore 18 e mantida no local em relação ao sub 514 através um pino de cisalhamento 516 ou outro tipo de mecanismo de cisalhamento. A árvore 18 pode incluir acoplamentos hidráulicos, elétricos e/ou de fibra óptica 518 desenvolvidos para ficar em interface diretamente com os acoplamentos 32 no suspensor de tubulação 14.

[0099] Com referência às figuras 14-18, a montagem de plugue 512 pode incluir um corpo de plugue interno 520, um corpo de plugue externo 522, uma manga de orientação 524, uma cavilha de retenção 526, um mecanismo de trava 528, um mecanismo de atuação 530, um elemento de vedação ou embalagem 532, uma engrenagem/estria afunilada 534, uma chave antirrotação 535, e os pinos de cisalhamento 536 e 538. A montagem de plugue 512 pode ser inteiramente separada da árvore 18 e do suspensor de tubulação 14 e pode ser utilizada para orientar a árvore 18 em relação ao suspensor de tubulação 14 depois de ser posicionada, travada e/ou ajustada dentro de um orifício do suspensor de tubulação 14.

[00100] O corpo de plugue interno 520 é, em geral, disposto dentro do corpo de plugue externo 522, conforme mostrado. O corpo de plugue externo 522 pode incluir dois componentes que são conectados (por exemplo, através roscas 540) juntos para definir uma cavidade 542 dentro da qual um corpo interno 520 é parcialmente capturado. Uma parte distal 544 do corpo interno 520 pode se estender para fora da cavidade 542 em uma direção, e essa parte distal 544 pode ter um orifício formado através disso. Uma parte de conexão 546 da manga de orientação 524 pode ser recebida dentro do orifício na parte distal 544 do corpo de plugue interno 520, e a cavilha de retenção 526 pode ser posicionada através da parte de conexão 546 da manga de orientação 524 e acoplada diretamente ao corpo interno 520 através roscas. Como tal, a cavilha de retenção 526 pode acoplar a manga de orientação 524 ao corpo de plugue interno 520. Deve ser observado que outras disposições de uma manga de orientação e um ou mais corpos de plugue podem ser utilizadas em outras modalidades da montagem de plugue 512 descrita.

[00101] O mecanismo de trava 528 pode incluir um conjunto de bloqueios ou um anel dividido, ou qualquer outro tipo de trava como conhecido pelo versado na técnica. O mecanismo de trava 528 pode ser disposto pelo menos parcialmente ao redor de uma borda externa do corpo interno 520 e pode se estender em e/ou através pelo menos uma fenda 548 formada radialmente através do corpo externo 522. Isso permite que o mecanismo de trava 528 seja atuado no engate de trava com uma superfície radialmente interna do suspensor de tubulação 14 de modo a travar a montagem de plugue 512 no local dentro do suspensor de tubulação 14. Uma superfície, em geral, inclinada 550 que forma uma borda radialmente externa do corpo de plugue interno 520 pode ser usada para manter o mecanismo de trava 528 na sua posição de trava estendida até que seja o momento de remover a montagem de plugue 512 a partir do suspensor de tubulação 14.

[00102] O mecanismo de atuação 530 pode ser usado para atuar o plugue e, assim, definir o mecanismo de trava 528 dentro do suspensor de tubulação 14. O mecanismo de atuação 530 pode incluir um botão de atuação 552 e um anel dividido 554 (ou tipo similar de anel de atuação). O mecanismo de atuação 530 pode funcionar como a seguir. O anel dividido 554 pode ser inclinado em uma direção radialmente para fora. Quando a montagem de plugue 512 está sendo estendida, o anel dividido 554 pode ser mantido dentro de dois recessos opostos 556 e 558 formados em uma superfície radialmente externa do corpo interno 520 e uma superfície radialmente interna do corpo externo 522, respectivamente. Nessa posição, o anel dividido 554 pode, em geral, evitar que o corpo interno 520 e o corpo externo 522 se movam um em relação ao outro em uma direção axial. O botão de atuação 552 pode ser posicionado através da parede do corpo externo 522 e pode ter uma superfície plana que se estende no recesso 558 do corpo externo 522.

[00103] Quando a montagem de plugue 512 é estendida no suspensor de tubulação 14, um ressalto 560 (figura 13) na borda interna do suspensor de tubulação 14 pode encostar no botão de atuação 552, forçando o botão 552 radialmente para dentro de modo que o botão 552 comprime o anel dividido 554 totalmente no recesso 556 do corpo de plugue interno 520. Com o anel dividido 554 na posição retraída, o corpo interno 520 está livre para se mover axialmente para baixo em relação ao corpo externo 522 em resposta a uma pressão de definição sobre a montagem de plugue 512 por uma ferramenta de extensão 574. Esse movimento para baixo faz com que a superfície inclinada 550 do corpo interno 520 empurre radialmente para fora contra um mecanismo de trava 528, definindo assim o mecanismo de trava 528 em um sulco de trava 564 (figura 13) na superfície interna do suspensor de tubulação 14. O movimento para baixo do corpo interno 520 também pode definir o pino de cisalhamento de mola 536 em um recesso formado ao longo da superfície interna do corpo de plugue externo 522. O pino de cisalhamento 536 pode manter o corpo de plugue interno 520 na mesma posição axial em relação ao corpo de plugue externo 522 para manter a montagem de plugue 512 na sua posição travada dentro do suspensor de tubulação 14 até que seja o momento de remover a montagem de plugue 512.

[00104] O elemento de vedação ou embalagem 532 localizado na extremidade inferior do corpo de plugue externo 522 é usado para fornecer uma vedação de alta pressão dentro do orifício do suspensor de tubulação 14. Quando a montagem de plugue 512 entra na posição travada, o elemento de vedação ou a embalagem 532 são energizados. O elemento de vedação ou a embalagem 532 podem vedar o suspensor de tubulação 14 de modo que o BOP pode ser removido da cabeça de poço, e substituído pela árvore 18, enquanto mantém duas vedações de alta pressão no sistema (um através uma válvula de segurança de fundo de poço e um backup através o plugue 512).

[00105] A engrenagem/estria afunilada 534 pode ser disposta na interseção da parte de conexão 546 da manga de orientação 524 e do corpo interno 520. O mecanismo de engrenagem/estria afunilada 534 pode incluir roscas que permitem um ajuste incremental da orientação (por exemplo, por 1 grau, 2 graus, ou alguma outra quantidade) da manga de orientação 524 ao redor do eixo longitudinal em relação ao resto da montagem de plugue 512. O corpo de plugue externo 522 pode ser mantido rotacionalmente no local através da chave antirrotação 535 encaixada em uma fenda correspondente do suspensor de tubulação 14 quando a montagem de plugue 512 está na posição travada. Nesse ponto, uma ferramenta de extensão e/ou de ajuste disposta dentro e engatada com sulcos de extensão e/ou de ajuste 566 da manga de orientação 524 podem elevar a manga de orientação 524 e girar a manga de orientação 524 em relação aos corpos externo e interno do plugue. Essa rotação pode ser realizada de maneira incremental de acordo com o tamanho relativo e o número de roscas presente no mecanismo de engrenagem/estria afunilada 534. A cavilha de retenção 526 pode ser dimensionada e posicionada de modo que a manga de orientação 524 pode se mover axialmente para trás e para frente, conforme necessário durante esse processo de ajuste. A orientação da manga 524 é de modo que a manga 524 pode ser levada em um alinhamento rotacional desejado com relação à cabeça de poço 12. Uma ferramenta com base em ROV ou algum outro tipo de ferramenta pode ser usado para determinar o quanto a manga de orientação 524 foi ajustada dentro da cabeça de poço.

[00106] A manga de orientação 524 inclui um perfil de orientação 568 formado ao longo de uma extremidade distal da manga de orientação 524. O perfil de orientação 568 pode incluir, por exemplo, uma superfície final inclinada e uma série de diferentes fendas 570 dimensionadas que se estendem através da manga de orientação 524. A manga de alinhamento 510 na árvore 18 pode apresentar um perfil complementar 572 desenvolvido para encaixar no perfil de orientação 568 da manga de orientação 524 quando a manga de alinhamento 510 (e, consequentemente, a árvore 18) fica em um alinhamento desejado com a manga de orientação 524. As fendas 50 podem, cada uma, ter diferentes larguras de modo a permitir apenas um engate correspondente da manga de alinhamento 510 com a manga de orientação 524 em uma única orientação das partes uma em relação à outra. A manga de alinhamento 510 pode girar até ser levada para a sua orientação desejada. Nessa orientação, os acoplamentos 518 na árvore 18 serão diretamente alinhados com os acoplamentos 32 no suspensor de tubulação 14. As fendas 570 podem ser alongadas em uma direção vertical, conforme mostrado, de modo que os acoplamentos de árvore 518 podem ser levados para o alinhamento correto com os acoplamentos do suspensor de tubulação 32 primeiro e, em seguida, ser abaixados diretamente para baixo para uma conexão de correspondência.

[00107] Deve ser observado que outros tipos ou disposições de um perfil de orientação 568 na manga de orientação 524 e perfil complementar 572 na manga de alinhamento 510 podem ser utilizados em outras modalidades. Por exemplo, o perfil de orientação 568 pode ser uma hélice e a manga de alinhamento 572 pode incluir um pino desenvolvido para ser recebida para um hélice e direcionada através disso até que a árvore 18 seja levada para o alinhamento e a conexão de correspondência com o suspensor de tubulação 14.

[00108] Uma descrição geral de um método para operar o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 16 das figuras 13-18 será agora descrita. O suspensor de tubulação 14 pode ser estendido na cabeça de poço 12 através do BOP, enquanto o BOP está no local. A montagem de plugue 512 pode, em seguida, ser abaixada através da cabeça de poço 12 e no orifício do suspensor de tubulação 14. O BOP é removido apenas depois que a montagem de plugue 512 é instalada, e a montagem de plugue 512 permanece no local até que a árvore 18 tenha ancorado . Depois que a árvore 18 é ancorada , a montagem de plugue 512 pode ser removida e reutilizada.

[00109] A figura 14 mostra a montagem de plugue 512 durante a operação de execução. Como mencionado acima, enquanto está sendo executado, o mecanismo de trava 528 está no estado retraído, o mecanismo de atuação 530 não é atuado, e o pino de cisalhamento 536 não é engatado. Uma ferramenta de extensão 574 é posicionada dentro do orifício da manga de orientação 524 e conectada à manga de orientação 524 através os sulcos de extensão/ajuste 566. À medida que a ferramenta de extensão 574 abaixa a montagem de plugue 512 no suspensor de tubulação 14, a ferramenta de extensão 574 pode girar a montagem de plugue 512 até alcançar uma orientação em que a chave antirrotação 535 é posicionada na fenda correspondente do suspensor de tubulação 14.

[00110] A diminuição ainda da montagem de plugue 512 irá fazer com que a montagem de plugue 512 trave no suspensor de tubulação 14, conforme mostrado na figura 15. O ressalto 560 no suspensor de tubulação 14 pode pressionar contra um botão de atuação 552, atuando o mecanismo de trava 528 de modo que o anel dividido 554 is recebido no sulco de trava 564 do suspensor de tubulação 14. O pino de cisalhamento 536 pode pular para fora do recesso formado no corpo de plugue externo 522. Como um resultado, a montagem de plugue 512 é travada no suspensor de tubulação 14. O elemento de vedação ou embalagem 532 pode ser engatado com o diâmetro interno do suspensor de tubulação orifício de modo a fornecer um reforço para a válvula de segurança de fundo de poço, uma vez que o BOP é removido. A chave antirrotação 535 localizada na fenda do suspensor de tubulação 14 impede que o elemento de vedação ou embalagem 532 gire.

[00111] Uma vez que a montagem de plugue 512 é travada, o BOP pode ser removido da cabeça de poço 12. A manga de orientação 524 pode ser ajustada em relação ao restante do plugue 512, conforme mostrado na figura 16. Uma ferramenta de ajuste 576, que pode ou não ser a mesma que a ferramenta de extensão descrita acima, é posicionada dentro do orifício da manga de orientação 524 e conectada à manga de orientação 524 através os sulcos de extensão/ajuste 566. À medida que a ferramenta de ajuste 576 gira, a manga de orientação 524 em relação ao restante do plugue, a engrenagem/estria afunilada 534 guia essa rotação para ocorrer em pequenos incrementos, que podem ser rastreados por uma ferramenta externa. Qualquer ajuste que tenha sido feito para posicionar a manga de orientação 524 em uma orientação desejada em relação à cabeça de poço, o mesmo ajuste rotacional pode, em seguida, ser feito na árvore 18 (por exemplo, entre a manga de alinhamento 510 e outras partes da árvore 18). Esse ajuste da árvore 18 irá permitir que as conexões diretas entre os acoplamentos de árvore 518 e o suspensor de tubulação acoplamentos 32 sejam feitas.

[00112] A árvore 18 (ilustrada apenas como a manga de alinhamento 510 nas figuras 17 e 18) pode, em seguida, ser ancorada na cabeça de poço 12. O alinhamento da árvore 18 em relação ao suspensor de tubulação 14 é guiado pelo perfil de orientação 568 na manga de orientação 524 para realizar a interface com o perfil complementar 572 na manga de alinhamento 510. Uma vez que as fendas e pernas correspondentes desses perfis 568 e 572 são correspondidas, abaixar mais a árvore 18 na cabeça de poço 12 fará com que a manga de alinhamento 510 abaixe verticalmente através das fendas alongadas na manga de orientação 524, fornecendo assim uma queda controlada dos acoplamentos de árvore 518 nos acoplamentos suspensor de tubulação adequados 32. A árvore 18 nesse ponto é ancorada e as conexões entre a árvore 18 e o suspensor de tubulação 14 são feitas.

[00113] Depois que a árvore é ancorada , a montagem de plugue 512 pode ser removida. A montagem de plugue 512 pode ser reutilizável em diferentes cabeças de poço uma vez que é removida. Para remover a montagem de plugue 512, uma ferramenta de recuperação pode ser acoplada à manga de orientação 524 e usada para puxar o plugue para cima. Essa força para cima pode causar o pino de cisalhamento de mola 536 para romper, assim, a liberação do corpo interno 520 da sua posição axial dentro do corpo externo 522. O corpo interno 520 pode ser elevado dentro do corpo externo 522, fazendo com que a superfície inclinada 550 se mova para fora do contato de inclinação com o mecanismo de trava 528. O mecanismo de trava 528 pode achatar no recesso no corpo externo 522, liberando o plugue 512 para ser extraído do orifício do suspensor de tubulação 14.

[00114] Embora a presente descrição e suas vantagens tenham sido descritas em detalhes, deve ser entendido que várias alterações, substituições e alterações podem ser feitas aqui sem se afastar do espírito e do escopo da descrição como definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Sistema (10), caracterizado pelo fato de que compreende: um suspensor de tubulação (14) posicionado em uma cabeça de poço (12), em que o suspensor de tubulação (14) compreende um ou mais acoplamentos hidráulicos, elétricos, ou fibra óptica (32) em uma superfície voltada para cima dos mesmos; um alojamento tubular (18) que compreende uma ou mais linhas hidráulicas, elétricas, ou fibra óptica dispostas através disso; um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16), em que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) compreende um sub de encaixe de produção (114) que se estende a partir do alojamento tubular (18); uma sapata (110) disposta ao redor e acoplada de maneira giratória ao sub de encaixe de produção (114); uma ou mais linhas hidráulicas, elétricas, ou fibra óptica (30) que se estendem através da sapata (110) para um ou mais acoplamentos em uma extremidade inferior da sapata (110); e tubulação helicoidal (116) envolvida ao redor do sub de encaixe de produção (114) e acoplada a uma ou mais linhas hidráulicas, elétricas, ou fibra óptica no alojamento tubular (18) em uma extremidade e a uma ou mais linhas hidráulicas, elétricas, ou fibra óptica (30) da sapata (110) em uma extremidade oposta, em que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) é configurado para acoplar a uma ou mais linhas hidráulicas, elétricas ou de fibra óptica (30) no alojamento tubular (18) com o um ou mais acoplamentos hidráulicos, elétricos ou de fibra óptica (32) no suspensor de tubulação (14) durante o pouso do alojamento tubular (18) na cabeça de poço (12), independentemente de uma orientação relativa do suspensor de tubulação (14) e do alojamento tubular (18) em relação à cabeça de poço (12).

2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) é o autoalinhamento entre o alojamento tubular (18) e o suspensor de tubulação (14).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento tubular (18) compreende um de um corpo de árvore, uma bobina ou um corpo de conexão da linha de fluxo.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) é acoplado ao dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16).

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) é acoplado ao alojamento tubular (18).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma chave (112) disposta em um diâmetro interno do suspensor de tubulação (14), em que a sapata (110) compreende um perfil angular (122) que fica em interface com a chave (112) para alinhar um ou mais acoplamentos da sapata (110) com um ou mais acoplamentos (32) no suspensor de tubulação (14).

7. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: ancorar um suspensor de tubulação (14) em uma cabeça de poço (12); acoplar um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) a um alojamento tubular (18), em que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) compreende os acoplamentos dispostos em uma extremidade inferior dos mesmos, um sub de encaixe de produção (114) montado no alojamento tubular (18), e uma sapata (110) disposta ao redor e acoplada de maneira giratória ao sub de encaixe de produção (114); abaixar o alojamento tubular (18) com o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) parcialmente na cabeça de poço (12); realizar a interface de um perfil angular (122) em uma superfície externa da sapata (110) com uma chave (112) que se estende a partir do suspensor de tubulação (14); flexionar um ou mais comprimentos de tubulação helicoidal (116) que se estendem entre as linhas através da sapata (110) e as linhas hidráulicas, elétricas, e/ou de fibra óptica do alojamento tubular (18); orientar os acoplamentos do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) de modo que eles podem se alinhar com os acoplamentos correspondentes (32) em uma extremidade superior do suspensor de tubulação (14), através o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) enquanto abaixa o alojamento tubular (18) na cabeça de poço (12); e ancorar o alojamento tubular (18) na cabeça de poço (12), em que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) acopla de maneira comunicativa as linhas hidráulicas, elétricas, e/ou de fibra óptica do alojamento tubular (18) com os acoplamentos (32) no suspensor de tubulação (14).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o acoplamento do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) ao alojamento tubular (18) compreende o acoplamento do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) a um de um corpo de árvore , uma bobina, ou um corpo de conexão da linha de fluxo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) é construído e disposto de modo que os acoplamentos do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação (16) e os acoplamentos (32) na extremidade superior do suspensor de tubulação (14) se autoalinhamento à medida que o alojamento tubular (18) é abaixado na cabeça de poço (12).