BR112020019987A2

BR112020019987A2 - gaveta cega cisalhante de cabos de aço

Info

Publication number: BR112020019987A2
Application number: BR112020019987-7A
Authority: BR
Inventors: Brian Scott Baker; Kevin Sweeney; Andrew Ingram; Jamie Gamble
Original assignee: Hydril USA Distribution LLC
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2021-01-26
Also published as: US11053766B2; CN112004987B; CN112004987A; WO2019199494A1; NO20201130A1; US20190309596A1

Abstract

GAVETA CEGA CISALHANTE DE CABOS DE AÇO. Trata-se de um sistema de gaveta cisalhante (200, 300) que inclui um bloco superior (302) posicionado para fazer a transição de um primeiro local fora de um furo (214) para um segundo local dentro do furo (214), o bloco superior (302) incluindo um braço de controle de lâmina (306) que tem uma primeira superfície de contato (318). O sistema de gaveta cisalhante inclui um bloco inferior (304) posicionado para fazer a transição do primeiro local fora do furo (214) para o segundo local dentro do furo (214), o bloco inferior (304) incluindo uma segunda superfície de contato (320) adjacente à primeira superfície de contato (318). O sistema de gaveta cisalhante (200, 300) inclui um vão progressivo (600) entre a primeira superfície de contato (318) e a segunda superfície de contato (320) que é maior em uma primeira extremidade (606) do que em uma segunda extremidade (608), de modo que uma primeira distância de vão (700) na primeira extremidade (606) é maior do que uma segunda distância de vão (704) na segunda extremidade (608).

Description

"GAVETA CEGA CISALHANTE DE CABOS DE AÇO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica a prioridade do pedido provisório de patente nº US 62/655.485, depositado em 10 de abril de 2018, intitulado "WIRELINE BLIND SHEAR RAM", cuja revelação está incorporada à presente invenção a título de referência, em sua totalidade.

ANTECEDENTES DA REVELAÇÃO

1. Campo da revelação

[0002] Esta revelação se refere, de modo geral, a ferramentas para uso na produção de óleo e gás e, em particular, a sistemas e métodos para cisalhamento de linhas e tubos.

2. Breve descrição da técnica relacionada

[0003] Na produção de óleo e gás, a perfuração e a recuperação podem ocorrer em ambientes sob alta pressão em que várias ferramentas podem ser utilizadas para controlar as pressões no furo de poço. Por exemplo, um protetor contra ruptura (também conhecido como preventor de erupção) ou similares pode ser disposto em uma entrada do furo de poço. Durante as operações, equipamentos podem passar pelo protetor contra ruptura e, se necessário, o protetor contra ruptura pode ser utilizado para vedar o poço para reduzir a probabilidade de vazamentos descontrolados do furo de poço para o ambiente. Um componente do protetor contra ruptura pode ser uma gaveta cisalhante. A gaveta cisalhante pode ser um componente acionado hidraulicamente que impulsiona bordas cortantes de dois componentes um em direção ao outro para entrar em contato com e cisalhar os componentes presentes entre as bordas cortantes, como cabos de aço ou tubulações. No entanto, a gaveta cisalhante pode ficar sujeita a tensões mecânicas excessivas durante a operação e, como resultado, pode se desgastar rapidamente. Os reparos podem ser dispendiosos ou demorados.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[0004] Os requerentes reconhecem os problemas indicados acima e conceberam e desenvolveram modalidades de sistemas e métodos, de acordo com a presente revelação, para gavetas cisalhantes.

[0005] Em uma modalidade, um sistema de gaveta cisalhante inclui um bloco superior acoplado a um primeiro braço, o bloco superior posicionado para fazer a transição de um primeiro local fora de um furo para um segundo local dentro do furo, o bloco superior incluindo um braço de controle da lâmina que tem uma primeira superfície de contato estendendo-se ao longo de um primeiro comprimento. O sistema de gaveta cisalhante inclui também um bloco inferior acoplado a um segundo braço, o bloco inferior posicionado para fazer a transição do primeiro local fora do furo para o segundo local dentro do furo, o bloco inferior incluindo uma segunda superfície de contato posicionada de modo adjacente à primeira superfície de contato. O sistema de gaveta cisalhante inclui adicionalmente um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, o vão progressivo sendo maior em uma primeira extremidade do que em uma segunda extremidade, de modo que uma primeira distância de vão na segunda extremidade é maior do que uma segunda distância de vão na segunda extremidade.

[0006] Em outra modalidade, um protetor contra ruptura inclui um tubular acoplado de maneira fluida a um furo de poço, sendo que o tubular tem um furo; e um dispositivo de controle de pressão posicionado para se estender para dentro do furo. O dispositivo de controle de pressão inclui um bloco superior disposto em posição adjacente ao furo em uma primeira posição, e dentro do furo em uma segunda posição, o bloco superior incluindo um braço de controle de lâmina que tem uma primeira superfície de contato. O dispositivo de controle de pressão inclui também um bloco inferior disposto em posição adjacente ao furo em uma primeira posição, e dentro do furo em uma segunda posição, o bloco inferior inclui uma segunda superfície de contato voltada para a primeira superfície de contato. O dispositivo de controle de pressão inclui adicionalmente um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, o vão progressivo sendo maior em uma primeira extremidade do que em uma segunda extremidade, de modo que uma primeira distância de vão na segunda extremidade é maior do que uma segunda distância de vão na segunda extremidade.

[0007] Em uma modalidade, um protetor contra ruptura inclui um tubular acoplado de maneira fluida a um furo de poço, sendo que o tubular tem um furo e um dispositivo de controle de pressão posicionado para se estender para dentro do furo. O dispositivo de controle de pressão inclui um bloco superior adaptado para transladar para dentro do furo, o bloco superior incluindo uma primeira superfície de contato. O dispositivo de controle de pressão inclui também um bloco inferior adaptado para transladar para dentro do furo, o bloco inferior incluindo uma segunda superfície de contato, sendo que a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato são opostas e voltadas uma para a outra. O dispositivo de controle de pressão inclui adicionalmente um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, sendo que o vão progressivo é formado quando a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato completam um curso de cisalhamento, sendo que uma primeira distância de vão em uma primeira extremidade da primeira superfície de contato é maior do que uma segunda distância de vão em uma segunda extremidade da primeira superfície de contato.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0008] A presente tecnologia será mais bem compreendida com a leitura da seguinte descrição detalhada de modalidades não limitadoras dela e com a análise dos desenhos em anexo, nos quais:

[0009] a Figura 1 é uma vista lateral em elevação de uma modalidade de um sistema de furo de poço, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0010] a Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0011] a Figura 3 é uma vista lateral em elevação de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0012] a Figura 4 é uma vista lateral em elevação de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante em uma primeira porção de um curso de cisalhamento, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0013] a Figura 5 é uma vista lateral em elevação de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante em uma segunda porção de um curso de cisalhamento, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0014] a Figura 6 é uma vista lateral em elevação de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante em uma terceira porção de um curso de cisalhamento, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0015] a Figura 7 é uma vista detalhada de um braço de controle da lâmina de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0016] a Figura 8 é uma vista em seção transversal de uma modalidade de um bloco inferior de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação;

[0017] a Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um bloco inferior de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação; e

[0018] a Figura 10 é uma vista de topo de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante, de acordo com modalidades da presente revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0019] Os aspectos, características e vantagens supracitados da presente tecnologia serão ainda entendidos quando considerados com referência à descrição das modalidades preferenciais e aos desenhos em anexo a seguir, sendo que números de referência similares representam elementos similares. Na descrição das modalidades preferenciais da tecnologia ilustrada nos desenhos em anexo, será usada terminologia específica por uma questão de clareza. A presente tecnologia, entretanto, não se destina a ser limitada aos termos específicos utilizados, e deve-se compreender que cada termo específico inclui equivalentes que operam de maneira similar para alcançar um propósito similar.

[0020] Ao introduzir elementos de várias modalidades da presente invenção, os artigos "um", "uma", "o", "a" e "o dito/a dita" pretendem significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "incluindo" e "tendo" destinam-se a ser inclusivos e significam que pode haver outros elementos adicionais além dos elementos mencionados. Quaisquer exemplos de parâmetros de funcionamento e/ou condições ambientais não são exclusivos de outros parâmetros/condições das modalidades reveladas. Adicionalmente, deve-se compreender que as referências a "uma modalidade", "a modalidade", "certas modalidades" ou "outras modalidades" da presente invenção não se destinam a ser interpretadas como excludentes da existência de modalidades adicionais que também incorporam os recursos mencionados. Além disso, a referência a termos como "acima", "abaixo", "superior", "inferior", "lateral", "frontal", "traseira" ou outros termos associados à orientação é realizada com referência às modalidades ilustradas e não se destina a ser limitadora, nem excluir outras orientações.

[0021] As modalidades da presente descrição incluem sistemas e métodos para manter as bordas cortantes de uma gaveta cega cisalhante de cabos de aço em estreita proximidade uma da outra durante uma operação de cisalhamento de cabos de aço (ou uma sonda submersível que inclui um cabo de aço como componente).

[0022] Por exemplo, o design da presente tecnologia pode usar braços com alta capacidade de flexão em um transportador superior que faz interface com superfícies de contato em um transportador inferior. Essas superfícies de controle permitem que o transportador inferior seja levantado para cima de modo que as bordas de lâmina sobre os transportadores inferior e superior sejam posicionados pela menor quantidade possível de superfícies usinadas (por exemplo, um número limitado de superfícies usinadas). Essa disposição ajuda a fornecer uma folga estreita entre as lâminas dos suportes superior e inferior. Além disso, em algumas modalidades, insertos de desgaste substituíveis podem ser colocados sobre os braços do bloco superior da gaveta. Tais insertos de desgaste substituíveis podem ser compostos por materiais mais macios que os braços de gaveta, e sua função é sofrer a ação de desgaste e danos durante a ciclagem e o cisalhamento. Áreas rebaixadas podem ser usinadas ou de outra forma introduzidas no bloco inferior da gaveta para ajudar os braços do suporte superior a se desengatar do bloco inferior depois de terminado o cisalhamento e as gavetas estarem completamente fechadas. Tal reentrância é vantajosa porque quando a pressão do furo de poço defletir a gaveta para cima os braços do suporte superior não estarão na trajetória de carga. Embora a presente tecnologia, conforme mostrado e descrito no presente documento, inclua braços fixados ao suporte superior e reentrâncias definidas pelo suporte inferior, deve-se compreender que outras configurações adequadas podem estar dentro do escopo da tecnologia. Por exemplo, em algumas modalidades, os braços podem ser associados ao transportador inferior e a reentrância associada ao transportador superior.

[0023] A presente tecnologia fornece muitas vantagens dos sistemas conhecidos. Por exemplo, em sistemas conhecidos, o corte de cabos de diâmetro pequeno tipicamente exige ajuste ou aperto do vão entre as lâminas dos transportadores superior e inferior. A presente tecnologia reduz ou elimina a necessidade de se ajustar ou apertar as lâminas porque a geometria dos braços do transportador superior e das superfícies de contato no transportador inferior mantém um estreito vão entre as lâminas sem a necessidade de tal ajuste.

[0024] Uma outra vantagem em relação aos sistemas conhecidos é que a presente tecnologia não requer um encaixe por interferência entre os componentes, e, portanto, não sofre desgaste tão rapidamente quanto sistemas conhecidos no campo. Isso permite que sejam feitas substituições em campo relativamente baratas e eficientes para manter o equipamento.

[0025] Além disso, os sistemas conhecidos incluem pequenos pinos de guia que se conectam em orifícios no bloco inferior. Esses pinos permanecem na trajetória de carga durante a pressurização e podem sofrer danos devido à deflexão dos componentes sob pressão. Em contrapartida, o design da presente tecnologia pode engatar os braços de controle apenas durante a sequência de cisalhamento. Entretanto, deve ser entendido que o engate dos braços de controle também pode ocorrer em outros momentos. Uma vez terminado o cisalhamento, os braços são liberados e permanecem fora da trajetória de carga durante a pressurização. Isso ajuda a assegurar que nenhum dano ou desgaste acelerado ocorra.

[0026] Uma outra vantagem da presente tecnologia é que ela usa itens de desgaste intencional para controlar a vida útil de componentes mais caros. Por exemplo, há uma sequência faseada de controle das superfícies que permite um ajuste preciso da lâmina durante o cisalhamento e então uma subsequente liberação dessas superfícies durante a pressurização para evitar danos e/ou desgaste desnecessários a componentes críticos. O design vantajosamente não depende do encaixe por interferência entre componentes como outros sistemas conhecidos. Tais encaixes por interferência conhecidos reduzem a vida dos componentes.

[0027] As modalidades podem incluir também um ou mais recursos que possibilitam a centralização de um componente do poço, como um cabo de aço, além de uma redução na tensão mecânica. As lâminas usadas em gavetas cisalhantes podem não cobrir todo o diâmetro do furo de poço devido a um problema de interface com o sistema de vedação. Normalmente, isso tem pouca ou nenhuma consequência, porque quase toda a tubulação de perfuração é grande o suficiente para ser centralizada pela lâmina sozinha. No entanto, quando o cabo de aço está sendo cisalhado, ele é pequeno o suficiente para ficar fora da faixa de atuação da lâmina, e para contornar esse problema, pode ser utilizado um centralizador para trazê-lo de volta à posição. Além disso, a tensão mecânica dos blocos da gaveta deriva, em geral, das cargas de tensão mecânica de contato nas superfícies entre o bloco superior e o bloco inferior. Podem ocorrer problemas quando as altas tensões mecânicas de contato forem adjacentes a superfícies críticas como superfícies de vedação, revestimento de reforço superficial e concentrações de tensão mecânica. Esse recurso de centralização serve também como uma superfície de apoio entre os blocos superior e inferior. À superfície está situada bem longe de quaisquer superfícies críticas e, portanto, ajuda a proteger essas áreas sensíveis contra danos.

[0028] As modalidades da presente descrição incluem um sistema de gaveta cisalhante que inclui um vão progressivo entre as superfícies de contato de um bloco superior e de um bloco inferior. O vão progressivo é mais estreito em posição adjacente a um corpo do bloco superior e maior na extremidade de um braço de controle da lâmina. Em várias modalidades, o vão progressivo é especificamente selecionado e dimensionado para acomodar pressões, como pressões de furo de poço, que podem defletir o braço de controle da lâmina na direção do bloco inferior, o que poderia potencialmente danificar ou desgastar os componentes. Mantendo-se o vão progressivo, ou um vão substancialmente constante quando há pressão dentro do sistema, as forças de atrito entre várias superfícies de contato podem ser reduzidas, o que pode aumentar a vida útil dos componentes do sistema. Adicionalmente, o vão progressivo possibilita um uso eficiente do material disponível. Por exemplo, caso seja utilizado excesso de material (por exemplo, acima de uma quantidade limite ou nível basal), o design pode ser comprometido em termos de tensão mecânica. O contorno progressivo é especificamente selecionado para alcançar um equilíbrio entre o vão para desconectar os braços quando desejado e a manutenção de material suficiente para atender a fatores de segurança adequada e vida útil do produto. Além disso, em certas modalidades, um ou ambos dentre o bloco superior e o bloco inferior podem incluir um recurso centralizador para posicionar componentes do poço a serem cisalhados pelo sistema de gaveta cisalhante, bem como para reduzir as tensões mecânicas em vários locais.

[0029] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática de uma modalidade de um sistema de poço 100 que inclui uma ferramenta 102 (que pode ser parte de um conjunto de ferramentas) que é abaixada para dentro de um furo de poço 104 formado em uma formação 106 a partir de um local de superfície 108. O sistema de poço 100 ilustrado pode ser chamado de um sistema de cabo de aço porque a ferramenta 102 é transportada em um cabo 110, como um cabo de aço elétrico. Em várias modalidades, o cabo de aço elétrico pode transmitir sinais elétricos e/ou energia a partir do local de superfície 108 para dentro do poço, por exemplo para fornecer energia operacional para a ferramenta 102 e/ou para transmitir dados, como dados obtidos a partir de sensores dispostos sobre a ferramenta 102. Em várias modalidades, a ferramenta 102 pode ser utilizada para realizar as operações de perfilagem de interior de poço, como uma ferramenta de imageamento, uma ferramenta de resistividade, uma ferramenta nuclear, ou qualquer outra ferramenta de perfilagem que possa ser usada em um ambiente de interior de poço.

[0030] O sistema de furo de poço 100 inclui um conjunto de cabeça do poço 112, mostrado em uma abertura do furo de poço 104, para fornecer controle de pressão do furo de poço 104 e permitir a passagem de equipamento para o interior do poço 104, como o cabo 110 e a ferramenta 102. No exemplo, o cabo 110 é um cabo de aço sendo enrolado a partir de um caminhão de serviço 114. O conjunto de cabeça do poço 112 pode incluir um protetor contra ruptura (BOP - "blowout preventer") 116 (por exemplo, um dispositivo de controle de pressão) que compreende gavetas cisalhantes que podem ser utilizadas para cisalhamento de componentes 116 que se estendem através do BOP. Conforme será descrito abaixo, em várias modalidades as gavetas cisalhantes podem ser energizadas para se mover de uma posição fora de um furo do BOP 116 para uma posição dentro do furo do BOP 116. As gavetas cisalhantes podem cortar o cabo 110 na modalidade ilustrada para, assim, facilitar o fechamento do poço 104. Além disso, deve-se notar que as gavetas cisalhantes podem também cisalhar e vedar ao longo de tubos de perfuração, revestimentos, adaptadores de pressurização ou combinações de tubos, linhas de controle, tubulações, mangueiras e/ou cabos de aço. Consequentemente, embora as modalidades da presente invenção possam ser descritas com relação ao cisalhamento do cabo 110, deve ser entendido que, para vários outros componentes de fundo de poço que podem ser submetidos a cisalhamento, os recursos da presente revelação também podem facilitar e melhorar essas operações de cisalhamento.

[0031] A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva isométrica de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante 200 (por exemplo, um dispositivo de controle de pressão), que pode ser incorporado a ou associado a um BOP (por exemplo, o BOP 116). Na modalidade ilustrada, o sistema de gaveta cisalhante 200 inclui um par de gavetas cegas cisalhantes 202, 204. As gavetas cegas cisalhantes 202, 204 podem ser referidas como um bloco superior e um bloco inferior, respectivamente. Cada uma das gavetas cegas cisalhantes 202, 204 é acoplada ao braço 206, 208 que facilita o movimento radial das gavetas 202, 204 em uma primeira direção 210 e em uma segunda direção 212. Em funcionamento, as gavetas podem ser dispostas fora de um furo 214 de um tubular de furo de poço 216, que podem ser parte do BOP, e quando ativadas podem se estender para dentro do furo 214. Na modalidade ilustrada, o cabo 110, que pode ser um cabo de aço, é disposto dentro do furo 214. Conforme será descrito a seguir, as modalidades da presente revelação podem facilitar o cisalhamento do cabo 110. No entanto, conforme observado acima, outros componentes de interior de poço podem também ser cisalhados e/ou vedados com o uso de modalidades da presente revelação.

[0032] A Figura 3 é uma vista lateral esquemática de uma modalidade de um sistema de gaveta cisalhante 300, que pode ser incluído em um BOP ou outro dispositivo de controle de pressão associado a um poço, conforme descrito acima. O sistema de gaveta cisalhante 300 ilustrado é posicionado para se estender ao menos parcialmente para dentro do furo 214. Deve ser entendido que números similares podem ser usados para componentes semelhantes por uma questão de simplicidade, mas que tal numeração não se destina a limitar a invenção. Além disso, deve-se observar que vários recursos e/ou características de uma ou mais modalidades representadas na presente invenção podem ser utilizados em todas as modalidades.

[0033] O sistema de gaveta cisalhante 300 ilustrado inclui um bloco superior 302 e um bloco inferior 304, os quais podem também ser chamados de gavetas. Na modalidade ilustrada, o bloco superior 302 e o bloco inferior 304 são gavetas cegas. Conforme seria entendido pelo versado na técnica, uma gaveta cega cisalhante pode operar de modo a vedar um interior de poço, mesmo quando o interior de poço estiver ocupado por um objeto, como um cabo de aço ou coluna de perfuração. Embora as modalidades descritas na presente invenção possam se referir a uma gaveta cega cisalhante, deve ser entendido que outras gavetas, como uma gaveta de corte ou uma gaveta de deslocamento duplo, também podem ser utilizadas.

[0034] Conforme mostrado, o bloco superior 302 inclui um braço de controle da lâmina 306 em uma porção inferior do mesmo e uma lâmina 308 oposta ao braço de controle da lâmina 306. Em funcionamento, o bloco superior 302 é impulsionado na primeira direção 210 em direção ao bloco inferior 304 de modo que o braço de controle da lâmina 306 fique aninhado dentro de um bolso 310 formado no bloco inferior 304. O bloco inferior 304 inclui adicionalmente uma segunda lâmina 312 que pode ser utilizada para cortar o cabo de aço e/ou a tubulação dispostos dentro do furo 214.

[0035] Na modalidade ilustrada, o bloco superior 302 inclui um inserto de desgaste 314 disposto dentro de uma reentrância 316 formada no braço de controle da lâmina 306. O inserto de desgaste 314 pode ser formado a partir de um material que é mais macio que outros componentes do bloco superior 302, como o controle de desgaste 306, a lâmina 308, uma superfície de contato do bloco inferior, a segunda lâmina 312, ou similares. Conforme será descrito abaixo, em funcionamento, pelo menos uma porção do braço de controle da lâmina 306, como o inserto de desgaste 314, pode entrar em contato com ao menos uma porção do bloco inferior 304. O inserto de desgaste 314 pode ser utilizado para sofrer qualquer desgaste e/ou degradação resultante do contato e, depois disso, servir como um componente substituível que pode ser facilmente reparado.

[0036] A modalidade da Figura 3 inclui uma superfície de contato do bloco superior 318, que é ilustrada estendendo-se ao longo de ao menos uma porção do perímetro do braço de controle da lâmina 306. A superfície de contato do bloco superior 318, ou pelo menos uma porção da mesma, pode engatar ao menos uma porção de uma superfície de contato do bloco inferior 320, que se estende ao longo de ao menos uma porção de um perímetro do bolso 310. Conforme será descrito a seguir, pode ser desejável reduzir ou limitar o contato total entre o bloco superior 302 e o bloco inferior 304 para reduzir o desgaste ou danos aos componentes. Consequentemente, a modalidade descrita na presente invenção pode incluir um vão progressivo disposto entre o bloco superior 302 e o bloco inferior 304 para reduzir o desgaste entre os componentes e/ou para direcionar o desgaste a componentes específicos, como o inserto de desgaste 314.

[0037] A Figura 4 é uma vista lateral esquemática de uma modalidade do sistema de gaveta cisalhante 300 quando o bloco superior 302 se move para entrar em contato com o bloco inferior 304, por exemplo, ao longo de ao menos porções das respectivas superfícies de contato 318, 320. A posição ilustrada na Figura 4 pode ser descrita como parte de um curso de cisalhamento que coloca o bloco superior 302 e o bloco inferior 304 juntos. Na modalidade ilustrada, um primeiro ponto de contato 400 é formado entre o bloco inferior 304 e o inserto de desgaste 314. Deve ser entendido que, quando se refere a pontos de contato, o ponto pode incluir uma superfície ou uma região e não está necessariamente limitado a um único local concentrado. Na modalidade ilustrada, o bloco superior 302 está se movendo na primeira direção 210 enquanto o bloco inferior 304 está se movendo na segunda direção 212. Como resultado, pode haver um deslizamento ou força de atrito no ponto de contato 4002. Conforme descrito acima, pode ser desejável que as forças de atrito sejam concentradas ou de outro modo foquem no inserto de desgaste 314, uma vez que pode ser mais fácil substituir e/ou reparar o inserto de desgaste 314 do que outros componentes do bloco superior 302 e/ou do bloco inferior 304.

[0038] A Figura 5 é uma vista lateral esquemática de uma modalidade do sistema de gaveta cisalhante 300 ilustrando uma sequência continuada do curso de cisalhamento. Conforme ilustrado, o primeiro ponto de contato 400 continua a se estender ao longo do braço de controle da lâmina 306 à medida que as lâminas 308, 312 se sobrepõem. O inserto de desgaste 314, na modalidade ilustrada, é disposto de modo a manter um vão entre ao menos uma porção do bloco superior 302 e uma porção do bloco inferior 304. Por exemplo, conforme será descrito em mais detalhes abaixo, em várias modalidades o inserto de desgaste 314 pode se estender a uma extensão vertical maior, a partir de um fundo do bloco superior 302, do que outras porções. Como resultado, o inserto de desgaste 314 pode entrar em contato com o bloco inferior 304 antes de outras porções do bloco superior 302. Adicionalmente, essa extensão vertical maior pode fornecer separação adicional entre os componentes. Em várias modalidades, os insertos de desgaste 314 são substituíveis e são compostos de materiais mais macios que os braços das gavetas (por exemplo, o bloco superior 302 e o bloco inferior 304), e sua função é sofrer a ação de desgaste e danos durante a ciclagem e o cisalhamento. O vão progressivo, descrito abaixo, pode ajudar os braços do bloco superior 302 a se desengatarem do bloco inferior 304 depois de terminado o cisalhamento e as gavetas serem completamente fechadas. Esse vão, e a presença dos insertos de desgaste 314 para manter o espaçamento entre os componentes, é vantajoso porque quando a pressão do poço deflete o bloco superior 302 para cima, o braço de controle da lâmina 306 não estará na trajetória de carga.

[0039] A Figura 6 é uma vista lateral esquemática do sistema de gaveta cisalhante 300 em uma extremidade do curso de cisalhamento em que o braço de controle da lâmina 306 está posicionado dentro do bolso 310. Conforme ilustrado na Figura 6, um vão progressivo 600 é disposto ao longo de um comprimento 602 do braço de controle da lâmina 306 ao longo de pelo menos uma porção da superfície de contato do bloco superior 318. O vão progressivo 600, conforme será descrito abaixo, permite a deflexão e o movimento do braço de controle da lâmina 306 em uma direção ascendente 604, por exemplo, devido a uma pressão ou força proveniente do interior de poço. Em várias modalidades, o vão progressivo 600 pode não ser uniforme ao longo da superfície de contato do bloco superior 318 e pode ser especificamente selecionado de modo a acomodar diferentes graus de movimento previsto ou esperado do braço de controle da lâmina 306. Por exemplo,

pode haver mais deflexão em uma extremidade distante 606 do que em uma extremidade próxima 608.

[0040] A Figura 7 é uma vista detalhada parcial de uma modalidade do sistema de gaveta cisalhante 300, ilustrando o vão progressivo 600. Conforme ilustrado na Figura 7, o vão progressivo 600 é maior na extremidade distante 606 do que na extremidade próxima 608. Ou seja, uma primeira distância de vão 700 entre o inserto de desgaste 314 e o bloco inferior 304 é maior do que uma segunda distância de vão 702 e uma terceira distância de vão 704. Na modalidade ilustrada, a segunda distância de vão 702 também é maior do que a segunda distância de vão 704. Consequentemente, as respectivas distâncias de vão podem ser especificamente selecionadas para acomodar o movimento e/ou a flexão do braço de controle da lâmina 306, por exemplo, devido à pressão do interior de poço que pode aplicar uma força ao braço de controle da lâmina 306 do braço. Conforme observado acima, pode haver maior flexão na extremidade distante 606 do que na extremidade próxima 608. Por exemplo, a extremidade distante 606 pode ser considerada mais como um cantiléver, em relação ao corpo do bloco superior 302, do que a extremidade próxima 608, e, como resultado, as forças têm um impacto maior sobre a extremidade distante 606.

[0041] Na modalidade ilustrada, o braço de controle da lâmina 306 inclui uma superfície inclinada para baixo 706 que se estende por um segundo comprimento 708, que é menor que o comprimento 602 do braço de controle da lâmina 306. A inclinação da superfície 706 pode ser especificamente selecionada com base em uma variedade de fatores, como condições de operação previstas, material que forma o bloco superior 302 e similares. A superfície inclinada para baixo 706 ilustrada termina em um desnível 710, mas deve-se reconhecer que uma terminação final mais gradual pode ser incluída em direção à reentrância 316 que recebe o inserto de desgaste 314. Na modalidade ilustrada, uma altura do inserto de desgaste 712 é maior do que uma altura final 714 da superfície inclinada para baixo 706, mas menor do que uma altura inicial 716. Entretanto, em várias modalidades, as respectivas alturas podem ser ajustadas.

[0042] O bolso 310 do bloco inferior 304 é conformado para receber o braço de controle da lâmina 306 e inclui uma segunda superfície inclinada para baixo 718 disposta em posição adjacente à superfície inclinada para baixo 706. Nas modalidades ilustradas, um ângulo 720 da superfície inclinada para baixo 706 é diferente de um ângulo 722 da segunda superfície inclinada para baixo 718. Conforme descrito acima, essa diferença no ângulo pode possibilitar a formação do vão progressivo 720. À segunda superfície inclinada para baixo 718 tem um terceiro comprimento 724, que é mais curto do que o segundo comprimento 708. A segunda superfície inclinada para baixo 718 é conectada em uma transição 726, que é inclinada para cima, e se estende adicionalmente até uma superfície substancialmente plana 728. Conforme ilustrado, uma porção da transição 726 e uma porção da superfície plana 728 são alinhadas com o inserto de desgaste 314. O fato de a transição 726 ser inclinada para cima possibilita uma maior distância de vão 700. Conforme observado acima em relação ao bloco superior 302, em várias modalidades os componentes, as dimensões e similares do bloco inferior 304 podem também ser especificamente selecionados com base nas condições de operação.

[0043] Em várias modalidades, as várias distâncias de vão 700, 702 e 704 podem ser especificamente selecionadas para manter uma distância de vão substancialmente uniforme entre o braço de controle da lâmina 306 e o bloco inferior 304 (por exemplo, ao menos uma porção da superfície de contato do bloco inferior 320). Ou seja, após a deflexão, pode ser desejável que o vão progressivo 600 seja substancialmente igual ao longo do comprimento 602 do braço de controle da lâmina 306, bem como no inserto de desgaste 314. Entretanto, deve ser entendido que manter o vão progressivo 600 também pode ser desejável, uma vez que a inclusão de qualquer vão pode reduzir a probabilidade de deformação e/ou desgaste entre ao menos uma porção da superfície de contato do bloco superior 318 e uma porção da superfície de contato do bloco inferior 320. Adicionalmente, o vão progressivo

600 pode ser projetado de modo a permitir o uso eficiente do material disponível. Por exemplo, caso seja utilizado excesso de material (por exemplo, acima de uma quantidade limite ou nível basal), o design pode ser comprometido em termos de tensão mecânica. O contorno progressivo é especificamente selecionado para alcançar um equilíbrio entre o vão para desconectar os braços quando desejado e a manutenção de material suficiente para atender a fatores de segurança adequada e vida útil do produto.

[0044] Embora o vão progressivo 600 e o inserto de desgaste 314 descritos acima possam ser úteis para reduzir o desgaste entre os componentes do sistema de gaveta cisalhante 300, em várias modalidades pode ser um desafio posicionar componentes de diâmetro pequeno, como o cabo 110, dentro de uma região do sistema de gaveta cisalhante 300 para permitir o cisalhamento da linha pelas lâminas 308, 312. Consequentemente, em várias modalidades, um ou mais recursos de centralização podem adicionalmente ser posicionados adjacentes aos braços de controle da lâmina 306 descritos acima. A Figura 8 é uma vista frontal em elevação de uma modalidade do bloco inferior 304 que inclui um sistema de centralização 800 que tem um centralizador 802. Deve-se observar que um segundo centralizador não é representado na Figura 8, mas que pode ser disposto em posição oposta ao centralizador 802. Conforme será descrito abaixo, o centralizador 802 pode ser uma extensão que é disposta ao longo de uma face 806 do bloco inferior 304 para direcionar componentes na direção oposta às paredes do tubular do interior de poço e em direção à lâmina 312 para facilitar a operação de cisalhamento.

[0045] Conforme mostrado, o centralizador 802 é disposto abaixo (em relação a uma direção de fluxo para dentro do poço) da lâmina 312. Além disso, o centralizador 802 ilustrado na Figura 8 tem um formato de cunha, que também pode ser descrito como um trapezoide ou um triângulo com um dos pontos recortados. Deve ser observado que uma largura 808 do centralizador 802 pode ser especificamente selecionada com base no tamanho do furo. Por exemplo, pode ser desejável dispor o centralizador 802 para raspar ou estar próximo a um diâmetro interno do furo 214.

Conforme será descrito abaixo, embora a seção transversal ilustrada do centralizador 802 possa parecer ser substancialmente plana, uma borda dianteira pode incluir um ângulo para direcionar componentes, como cabos de aço, em direção à lâmina 312.

[0046] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma porção do bloco inferior 304 que inclui o centralizador 802. Conforme descrito acima, o centralizador 802 é disposto sob a lâmina 312 e se estende radialmente para fora pela largura 808. Uma borda dianteira 900 é disposta em um ângulo ao longo de dois eixos geométricos. Por exemplo, um primeiro ângulo 902 é ilustrado em relação a um primeiro eixo geométrico 904 e um segundo ângulo 906 é ilustrado em relação a um segundo eixo geométrico

908. Como resultado, à medida que o bloco inferior 304 se move através do furo 214, o cabo de aço que pode ser capturado pelo centralizador 802 será guiado ao longo da superfície inclinada e em direção à lâmina 312. Deve-se considerar que, em várias modalidades, o primeiro ângulo 902 e/ou o segundo ângulo 906 podem estar substancialmente alinhados com os respectivos eixos geométricos.

[0047] Na modalidade ilustrada, o centralizador 802 inclui uma altura 910, que pode ser especificamente selecionada com base em vários fatores, como o tamanho do BOP. A altura 910 pode ser selecionada, ao menos em parte, como uma razão entre outros componentes do bloco inferior 304, como a lâmina 312, mas em outras modalidades a altura 910 pode ser projetada separadamente. Conforme será descrito abaixo, em funcionamento, o centralizador 802 pode engatar uma fenda formada no bloco superior 302.

[0048] A Figura 10 é uma vista esquemática de topo de uma modalidade do sistema de gaveta cisalhante 300 em que o centralizador 802 é posicionado ao longo de um diâmetro interno 1000 do furo 214 para engatar o cabo 110 disposto dentro do furo 214. A largura 808 é disposta de modo que o centralizador se estenda em direção ao diâmetro interno 1000 para capturar eficazmente o cabo 110 e direcioná-lo ao longo da borda dianteira 900 em direção à lâmina 312. Na modalidade ilustrada, o segundo ângulo 906 é ilustrativo em relação ao segundo eixo geométrico 908. Conforme descrito acima, o segundo ângulo 906 pode ser especificamente selecionado com base em vários fatores, como o tamanho do furo. O segundo ângulo 906 guia o cabo 110 em direção à lâmina 312, o que permite que o sistema de gaveta cisalhante 300 corte o cabo 110. Conforme o bloco superior 302 e o bloco inferior 304 se unem, o centralizador 802 pode ser recebido dentro de uma fenda formada no bloco superior 302, o que permite que as respectivas lâminas 308, 312 se unam.

[0049] Adicionalmente, modalidades da presente revelação podem ser descritas tendo em vista as seguintes cláusulas:

1. Sistema de sistema de gaveta cisalhante que compreende: um bloco superior acoplado a um primeiro braço, o bloco superior posicionado para fazer a transição de um primeiro local fora de um furo para um segundo local dentro do furo, o bloco superior compreendendo um braço de controle de lâmina que tem uma primeira superfície de contato estendendo-se ao longo de um primeiro comprimento; um bloco inferior acoplado a um segundo braço, o bloco inferior posicionado para fazer a transição do primeiro local fora do furo para o segundo local dentro do furo, o bloco inferior compreendendo uma segunda superfície de contato posicionada de modo adjacente à primeira superfície de contato; e um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, o vão progressivo sendo maior em uma primeira extremidade do que em uma segunda extremidade, de modo que uma primeira distância de vão na primeira extremidade é maior do que uma segunda distância de vão na segunda extremidade.

2. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, em que o braço de controle da lâmina compreende um inserto de desgaste na segunda extremidade para manter o vão progressivo durante uma operação de cisalhamento.

3. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 2, em que a primeira distância de vão se estende do inserto de desgaste até a segunda superfície de contato.

4. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, em que ao menos uma porção da primeira superfície de contato é disposta em um primeiro ângulo inclinado para baixo e ao menos uma porção da segunda superfície de contato é disposta em um segundo ângulo inclinado para baixo.

5. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 4, em que uma primeira inclinação da primeira superfície de contato é diferente de uma segunda inclinação da segunda superfície de contato.

6. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente um centralizador disposto sobre ao menos um dentre o bloco superior e o bloco inferior.

7. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 6, em que o centralizador é posicionado sobre o bloco inferior, sendo que o centralizador é disposto radialmente para fora a partir de uma lâmina do bloco inferior.

8. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 6, em que o centralizador compreende uma borda dianteira posicionada em um primeiro ângulo em relação a um primeiro eixo geométrico, o primeiro eixo geométrico sendo um eixo geométrico radial do furo.

9. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 8, em que a borda dianteira é posicionada em um segundo ângulo em relação a um segundo eixo geométrico, sendo que o segundo eixo geométrico é perpendicular ao primeiro eixo geométrico.

10. Protetor contra ruptura que compreende: um tubular acoplado de maneira fluida a um poço, sendo que o tubular tem um furo; e um dispositivo de controle de pressão posicionado para se estender para dentro do furo, o dispositivo de controle de pressão compreendendo: um bloco superior disposto em posição adjacente ao furo em uma primeira posição, e dentro do furo em uma segunda posição, o bloco superior compreendendo um braço de controle de lâmina que tem uma primeira superfície de contato; um bloco inferior disposto em posição adjacente ao furo em uma primeira posição, e dentro do furo em uma segunda posição, o bloco inferior compreendendo uma segunda superfície de contato voltada para a primeira superfície de contato; e um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, o vão progressivo sendo maior em uma primeira extremidade do que em uma segunda extremidade, de modo que uma primeira distância de vão na primeira extremidade é maior do que uma segunda distância de vão na segunda extremidade.

11. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, em que ao menos uma porção da primeira superfície de contato é disposta em um primeiro ângulo inclinado para baixo e pelo menos uma porção da segunda superfície de contato é disposta em um segundo ângulo inclinado para baixo.

12. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 11, em que uma primeira inclinação da primeira superfície de contato é diferente de uma segunda inclinação da segunda superfície de contato.

13. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, que compreende adicionalmente um centralizador disposto sobre ao menos um dentre o bloco superior e o bloco inferior.

14. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 13, em que o centralizador é posicionado sobre o bloco inferior, sendo que o centralizador é disposto radialmente para fora a partir de uma lâmina do bloco inferior.

15. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, em que o vão progressivo mantém um espaço entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato quando uma força proveniente do poço é aplicada ao bloco superior.

16. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, que compreende adicionalmente um inserto de desgaste disposto sobre o braço de controle da lâmina, sendo que o inserto de desgaste entra em contato com ao menos uma porção da segunda superfície de contato quando o bloco superior e o bloco inferior são transicionados entre a primeira posição e a segunda posição e sendo que o inserto de desgaste mantém, ao menos parcialmente, o vão progressivo.

17. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 16, em que o inserto de desgaste é formado a partir de um material mais macio que pelo menos um dentre o bloco superior e o bloco inferior.

18. Protetor contra ruptura que compreende: um tubular acoplado de maneira fluida a um poço, sendo que o tubular tem um furo; e um dispositivo de controle de pressão posicionado para se estender para dentro do furo, o dispositivo de controle de pressão compreendendo: um bloco superior adaptado para transladar para dentro do furo, o bloco superior compreendendo uma primeira superfície de contato; um bloco inferior adaptado para transladar para dentro do furo, o bloco inferior compreendendo uma segunda superfície de contato, sendo que a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato são opostas e voltadas uma para a outra; e um vão progressivo entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, sendo que o vão progressivo é formado quando a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato completam um curso de cisalhamento, sendo que uma primeira distância de vão em uma primeira extremidade da primeira superfície de contato é maior do que uma segunda distância de vão em uma segunda extremidade da primeira superfície de contato.

19. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 18, que compreende adicionalmente um centralizador disposto sobre ao menos um dentre o bloco superior e o bloco inferior.

20. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 19, em que o centralizador é posicionado sobre o bloco inferior, sendo que o centralizador é disposto radialmente para fora a partir de uma lâmina do bloco inferior.

[0050] Embora, no presente documento, a tecnologia tenha sido descrita com referência a modalidades específicas, deve-se compreender que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios e das aplicações da presente tecnologia. Portanto, deve-se compreender que inúmeras modificações podem ser feitas às modalidades ilustrativas e que outras disposições podem ser idealizadas, sem que se afaste do espírito e escopo da presente tecnologia conforme definido pelas reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de gaveta cisalhante (200, 300) caracterizado por compreender: um bloco superior (302) acoplado a um primeiro braço (206), o bloco superior (302) posicionado para fazer a transição de um primeiro local fora de um furo (214) para um segundo local dentro do furo (214), o bloco superior (302) compreendendo um braço de controle de lâmina (306) que tem uma primeira superfície de contato (318) estendendo-se ao longo de um primeiro comprimento; um bloco inferior (304) acoplado a um segundo braço (208), o bloco inferior (304) posicionado para fazer a transição do primeiro local fora do furo (214) para o segundo local dentro do furo (214), o bloco inferior (304) compreendendo uma segunda superfície de contato (320) posicionada de modo adjacente à primeira superfície de contato (318); e um vão progressivo (600) entre a primeira superfície de contato (318) e a segunda superfície de contato (320), o vão progressivo (600) sendo maior em uma primeira extremidade (606) do que em uma segunda extremidade (608), de modo que uma primeira distância de vão (700) na primeira extremidade (606) é maior do que uma segunda distância de vão (704) na segunda extremidade (608).

2. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o braço de controle da lâmina (306) compreender um inserto de desgaste (314) na segunda extremidade (608) para manter o vão progressivo (600) durante uma operação de cisalhamento.

3. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a primeira distância de vão (700) se estender do inserto de desgaste (314) até a segunda superfície de contato (320).

4. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ao menos uma porção da primeira superfície de contato (318) ser disposta em um primeiro ângulo inclinado para baixo (722) e ao menos uma porção da segunda superfície de contato (320) ser disposta em um segundo ângulo inclinado para baixo.

5. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por uma primeira inclinação da primeira superfície de contato ser diferente de uma segunda inclinação da segunda superfície de contato.

6. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um centralizador (802) disposto sobre ao menos um dentre o bloco superior (302) e o bloco inferior (304).

7. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o centralizador (802) ser posicionado sobre o bloco inferior (304), o centralizador (802) disposto radialmente para fora a partir de uma lâmina (312) do bloco inferior (304).

8. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o centralizador (802) compreender uma borda dianteira (900) posicionada em um primeiro ângulo (906) em relação a um primeiro eixo geométrico (908), o primeiro eixo geométrico (908) sendo um eixo geométrico radial do furo (214).

9. Sistema de gaveta cisalhante, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a borda dianteira (900) ser posicionada em um segundo ângulo (902) em relação a um segundo eixo geométrico (902), sendo que o segundo eixo geométrico (902) é perpendicular ao primeiro eixo geométrico (908).

10. Protetor contra ruptura (116) caracterizado por compreender: um tubular (216) acoplado de maneira fluida a um poço (104), sendo que o tubular (216) tem um furo (214); e um dispositivo de controle de pressão (200, 300) posicionado para se estender para dentro do furo (214), o dispositivo de controle de pressão (200, 300) compreendendo: um bloco superior (302) disposto em posição adjacente ao furo (214) em uma primeira posição, e dentro do furo (214) em uma segunda posição, o bloco superior (302) compreendendo um braço de controle da lâmina (306) que tem uma primeira superfície de contato (318); um bloco inferior (304) disposto em posição adjacente ao furo (214) em uma primeira posição, e dentro do furo (214) em uma segunda posição, o bloco inferior (304) compreendendo uma segunda superfície de contato (320) voltada para a primeira superfície de contato (318); e um vão progressivo (600) entre a primeira superfície de contato (318) e a segunda superfície de contato (320), o vão progressivo (600) sendo maior em uma primeira extremidade (606) do que em uma segunda extremidade (608), de modo que uma primeira distância de vão (700) na primeira extremidade (606) é maior do que uma segunda distância de vão (704) na segunda extremidade (608).

11. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por ao menos uma porção da primeira superfície de contato (318) ser disposta em um primeiro ângulo inclinado para baixo (722) e ao menos uma porção da segunda superfície de contato (320) ser disposta em um segundo ângulo inclinado para baixo.

12. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por uma primeira inclinação da primeira superfície de contato ser diferente de uma segunda inclinação da segunda superfície de contato.

13. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um centralizador (802) disposto sobre ao menos um dentre o bloco superior (302) ou o bloco inferior (304).

14. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o centralizador (802) ser posicionado sobre o bloco inferior (304), o centralizador (802) disposto radialmente para fora a partir de uma lâmina (312) do bloco inferior (304).

15. Protetor contra ruptura, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o vão progressivo (600) manter um espaço entre a primeira superfície de contato (318) e a segunda superfície de contato (320) quando uma força proveniente do poço for aplicada ao bloco superior (302).