BR112020021898A2

BR112020021898A2 - sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina

Info

Publication number: BR112020021898A2
Application number: BR112020021898-7A
Authority: BR
Inventors: Richard Murphy
Original assignee: Fmc Technologies, Inc.
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2021-03-02
Also published as: US11421501B2; EP3784876B1; EP3784876A1; WO2019209298A1; US20210095540A1; US20220389783A1

Abstract

SISTEMAS,DISPOSITIVOS E MÉTODOS PARA ORIENTAR UMA SAÍDA DE PRODUÇÃO DE UMA ÁRVORE DE PRODUÇÃO SUBMARINA. Um aparelho ilustrativo (1) divulgado neste documento inclui uma estrutura em hélice (20) que compreende pelo menos uma superfície helicoidal (15), uma pluralidade de fendas de orientação (17) posicionadas em torno de um perímetro da estrutura em hélice, cada uma das fendas de orientação (17) estando adaptada para receber uma chave de orientação (18), uma fenda de orientação de componente (21) posicionada adjacentemente a uma extremidade inferior da pelo menos uma superfície helicoidal (15) e um recesso inferior roscado (43). O aparelho (1) também inclui uma porca roscada ajustável (30) que é adaptada para ser posicionada pelo menos parcialmente no recesso inferior e acoplada por rosca ao recesso inferior roscado (43).

Description

DISPOSITIVOS E MÉTODOS PARA ORIENTAR UMA SAÍDA DE PRODUÇÃO DE UMA ÁRVORE DE PRODUÇÃO SUBMARINA CAMPO TÉCNICO

[001] A presente matéria divulgada se refere, em geral, a vários novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina de um poço de petróleo e gás.

FUNDAMENTOS

[002] Normalmente, para produzir fluidos contendo hidrocarbonetos a partir de um reservatório submarino, vários poços de petróleo e gás são frequentemente perfurados em um padrão que separa os poços uns dos outros. Cada um dos poços normalmente compreende uma árvore de Natal ou de produção que é montada em uma cabeça de poço (isto é, alojamento de alta pressão). A árvore de produção contém um conector de linha de fluxo ou produção (flowline é geralmente configurado horizontalmente e posicionado em um lado da árvore de produção. O conector de árvore é conectado a um duto de produção, como uma linha de fluxo ou um jumper no leito submarino. Os dutos de produção das árvores são normalmente acoplados a outros componentes, como manifolds, modelos ou outras unidades de processamento submarinas que coletam ou redistribuem os fluidos contendo hidrocarbonetos produzidos a partir dos poços.

[003] Ao se desenvolver o campo, o operador normalmente orienta radialmente o conector de árvore, ou seja, a saída de produção de cada uma das árvores, em uma orientação radial alvo desejada em relação a uma matriz x-y do campo de produção submarino que inclui as localizações de um ou mais poços e as várias partes de equipamentos que foram ou serão posicionadas no leito submarino.

Tal orientação é necessária para, entre outras coisas, facilitar a construção e a instalação das linhas de fluxo e jumpers submarinos e para garantir que as linhas de fluxo e/ou jumpers estejam devidamente posicionados em relação a todos os outros equipamentos posicionados no leito submarino.

[004] Uma estrutura de cabeça de poço submarina típica tem um alojamento de cabeça de poço de alta pressão fixado a um alojamento de baixa pressão, como um revestimento condutor. A estrutura da cabeça de poço suporta várias colunas de revestimento que se estendem para dentro do poço. Um ou mais suspensores de revestimento são tipicamente assentados/colocados em um alojamento de cabeça de poço de alta pressão, com cada suspensor de revestimento estando localizado na extremidade superior de uma coluna de revestimento que se estende para dentro do poço. Uma coluna de tubulação de produção se estende através do revestimento de produção para transportar fluidos de produção, em que a coluna de tubulação de produção é suportada pelo uso de um suspensor da coluna de produção/tubulação. A área entre a tubulação de produção e o revestimento de produção é referida como o anular.

[005] Poços que compreendem arranjos de completação vertical preveem normalmente que o suspensor da coluna de produção seja assentado e suportado pela cabeça de poço. Uma árvore de produção é operativamente acoplada à estrutura da cabeça de poço de modo a controlar o fluxo dos fluidos de produção oriundos do poço. O suspensor da coluna de produção compreende tipicamente uma ou mais passagens que podem incluir uma passagem de produção, uma passagem de anular e várias passagens para linhas de controle hidráulico e elétrico. A árvore de produção tem tubos de isolamento que se encaixam verticalmente em engate nas várias passagens no suspensor da coluna de produção quando a árvore de produção assenta na cabeça de poço. Essas interconexões pontiagudas entre a árvore e o suspensor da coluna de produção fixam o espaçamento vertical e a orientação radial relativa entre a saída de produção da árvore e o suspensor da coluna de produção.

[006] Uma vez que a definição da orientação radial do suspensor da coluna de produção define efetivamente a orientação radial da saída de produção, esforços são feitos para orientar adequadamente o suspensor da coluna de produção dentro da cabeça de poço quando o suspensor da coluna de produção é instalado. A orientação radial do suspensor da coluna de produção é normalmente realizada utilizando-se o conjunto preventor de erupção de poços (BOP) para orientação. O conjunto BOP normalmente contém um pino de orientação que pode ser estendido para dentro do orifício através do BOP. O suspensor da coluna de produção é fixado à coluna de operação (running string) que normalmente inclui uma ferramenta de instalação/assentamento do suspensor da coluna de produção (tubing hanger running tool) de modo que o suspensor da coluna de produção possa ser instalado na cabeça de poço. A coluna de operação também inclui um membro de orientação, por exemplo, um sub de orientação que normalmente tem uma ranhura de hélice formada em sua superfície externa que é adaptada para engatar o pino de orientação do conjunto BOP quando o pino de orientação no BOP é estendido para o orifício através do BOP. Conforme a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção passa através do BOP, a interação entre o pino de orientação do BOP e a ranhura da hélice no sub de orientação orienta o suspensor da coluna de produção na orientação radial adequada dentro da cabeça de poço. Embora o uso do BOP para orientar o suspensor da coluna de produção seja eficaz, tal técnica requer uma modificação do BOP por campo e às vezes por poço. O que se faz necessário é um meio mais eficiente e eficaz de orientar a saída de produção de uma árvore de produção em uma orientação radial desejada em relação ao campo em produção.

[007] O presente pedido é direcionado a vários novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina que pode eliminar ou pelo menos minimizar alguns dos problemas mencionados acima.

SUMÁRIO

[008] Apresenta-se abaixo um sumário simplificado da divulgação da matéria divulgada neste documento a fim de fornecer uma compreensão básica de alguns aspectos das informações aqui estabelecidas. Este sumário não é uma visão geral exaustiva da matéria divulgada. Não se destina a identificar elementos-chave ou críticos da matéria divulgada ou delinear o escopo de várias formas de realização divulgadas neste documento. Seu único propósito é apresentar alguns conceitos de uma forma simplificada como um prelúdio para a descrição mais detalhada que será discutida posteriormente.

[009] O presente pedido é direcionado, em geral, a vários sistemas, dispositivos e métodos passivos e ativos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina. Em um exemplo, um aparelho divulgado neste documento inclui uma estrutura em hélice que compreende pelo menos uma superfície helicoidal, uma pluralidade de fendas de orientação posicionadas em torno de um perímetro da estrutura em hélice, uma fenda de orientação de componente posicionada adjacentemente a uma extremidade inferior da pelo menos uma superfície helicoidal e um recesso inferior roscado. Neste exemplo, o aparelho também inclui uma porca roscada ajustável que é adaptada para ser posicionada pelo menos parcialmente no recesso inferior e acoplada por rosca ao recesso inferior roscado.

[010] Um método ilustrativo divulgado neste documento inclui o posicionamento de um aparelho em uma estrutura previamente posicionada em uma cabeça de poço, em que o aparelho compreende uma estrutura em hélice que inclui uma pluralidade de fendas de orientação posicionadas em torno de um perímetro da estrutura em hélice, uma chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola posicionada em uma das ranhuras de orientação e um recesso inferior roscado. Neste exemplo, o aparelho também inclui uma porca roscada ajustável que é posicionada pelo menos parcialmente no recesso inferior e acoplada por rosca ao recesso inferior roscado da estrutura em hélice. Neste exemplo, o método também inclui girar o aparelho até que a chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola engate em um recesso de orientação formado em um interior da cabeça de poço, evitando, assim, a rotação relativa adicional entre a estrutura da hélice e a cabeça de poço e girar o porca roscada ajustável em relação à estrutura em hélice de modo a fazer com que a estrutura em hélice se eleve verticalmente dentro da cabeça de poço até que a estrutura em hélice seja posicionada em uma localização vertical desejada dentro da cabeça de poço.

[011] Outro aparelho ilustrativo divulgado neste documento compreende um suspensor da coluna de produção com um corpo e um orifício que se estende através do corpo, uma pluralidade de fendas de orientação posicionadas em torno de um perímetro externo do corpo e uma chave de orientação posicionada em uma das fendas de orientação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] Certos aspectos da matéria agora divulgada serão descritos com referência aos desenhos anexos, que são representativos e esquemáticos por natureza e não são considerados limitantes em qualquer aspecto no que se refere ao escopo da matéria divulgada neste documento:

[013] As Figuras 1-9 representam vários aspectos de um exemplo ilustrativo de uma nova bucha espaçadora de orientação divulgada neste documento que pode ser empregada para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina em relação a uma matriz x-y de um campo de produção submarino;

[014] As Figuras 10-15 representam outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina em relação a uma matriz x-y de um campo de produção submarino; e

[015] As Figuras 16-19 representam ainda outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina em relação a uma matriz x-y de um campo de produção submarino.

[016] Embora a matéria divulgada neste documento seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, formas de realização específicas da mesma foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e são aqui descritas em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que a descrição neste documento de formas de realização específicas não se destina a limitar a matéria divulgada às formas particulares divulgadas, mas, pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas abrangidas pelo espírito e escopo da matéria divulgada, conforme definida pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[017] Várias formas de realização ilustrativas da matéria divulgada são descritas abaixo. Para fins de clareza, nem todas as características de uma implementação atual são descritas neste relatório descritivo. Deve-se compreender que no desenvolvimento de qualquer forma de realização atual, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser feitas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como a conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e negócios, que irá variar de uma implementação para outra. Além disso, deve-se compreender que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria, no entanto, uma tarefa de rotina para aqueles técnicos no assunto tendo o benefício desta divulgação.

[018] A presente matéria será agora descrita com referência às figuras anexas. Várias estruturas, sistemas e dispositivos são esquematicamente representados nos desenhos apenas para fins explicativos e de modo a não obscurecer a presente divulgação com detalhes que são bem conhecidos por aqueles técnicos no assunto. No entanto, os desenhos anexos são incluídos para descrever e explicar exemplos ilustrativos da presente divulgação. As palavras e frases usadas neste documento devem ser entendidas e interpretadas como tendo um significado consistente com a compreensão dessas palavras e frases por aqueles técnicos no assunto relevante. Nenhuma definição especial de um termo ou frase, isto é, uma definição que seja diferente do significado comum e costumeiro, conforme entendido por aqueles técnicos no assunto, pretende ser implícita pelo uso consistente do termo ou frase neste documento. Na medida em que um termo ou frase se destina a apresentar um significado especial, ou seja, um significado diferente daquele entendido pelos técnicos no assunto, tal definição especial será expressamente estabelecida no relatório descritivo de uma forma que forneça direta e inequivocamente a definição especial para o termo ou frase.

[019] As Figuras 1-9 representam vários aspectos de um exemplo ilustrativo de um novo aparelho de bucha espaçadora de orientação passiva 1 divulgado neste documento que pode ser empregado para orientar um componente, tal como, por exemplo, um suspensor da coluna de produção, em uma cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão) de um poço de petróleo e gás. Nos exemplos aqui representados, o componente que engata no aparelho de bucha espaçadora 1 será um suspensor da coluna de produção ilustrativo. No entanto, como será entendido por aqueles técnicos no assunto após uma leitura completa do presente pedido, o novo aparelho de bucha espaçadora 1 divulgado neste documento pode ser empregado durante a orientação de uma variedade de componentes diferentes com um poço. Com referência às Figuras 1-5, em um nível muito elevado, em uma forma de realização ilustrativa, o aparelho 1 compreende, em geral, uma estrutura em hélice passiva 20 e uma porca roscada ajustável 30 que é adaptada para ser acoplada por rosca à estrutura em hélice passiva 20 por um conexão roscada, por exemplo, roscas ACME.

Conforme descrito detalhadamente abaixo, após o aparelho de bucha espaçadora 1 ser inicialmente posicionado ou assentado na cabeça de poço 10, a estrutura em hélice passiva 20 será impedida de girar, mas ainda será capaz de ser movida verticalmente dentro da cabeça de poço 10. Para alcançar o movimento vertical da estrutura em hélice passiva 20, a porca roscada ajustável 30 será girada enquanto a estrutura em hélice passiva 20 é impedida de girar, o que, devido à conexão roscada entre os dois componentes, forçará a estrutura em hélice passiva 20 a subir verticalmente dentro da cabeça de poço 10 para sua posição vertical final desejada dentro da cabeça de poço 10. Após o aparelho de bucha espaçadora 1 ser posicionado e travado na cabeça de poço 10 (usando um processo descrito detalhadamente abaixo) e orientado em relação ao recesso de orientação da bucha 13 na cabeça de poço 10, um componente, como um suspensor da coluna de produção 40 (vide Figura 5) assentará na estrutura em hélice passiva 20. Mais especificamente, uma chave de orientação de componente 31 no componente é adaptada para assentar inicialmente na estrutura em hélice passiva 20. Uma vez assentado, o "peso" do componente (e sua coluna de operação associada) suportado em uma instalação de superfície, por exemplo, uma plataforma ou navio, será reduzido, colocando , assim, mais "peso" no componente de modo que ele se desloque ainda mais para baixo dentro do poço.

Conforme o componente se move para baixo, o componente irá autogirar

(self-rotate) (ou seja, não será girado usando um dispositivo como um top drive) devido ao engate entre a chave de orientação de componente 31 no componente e a estrutura em hélice passiva 20. Este movimento de rotação do suspensor da coluna de produção 40 continuará até o momento em que a chave de orientação de componente 31 no componente engate em um recesso de orientação de componente 21 definido na estrutura em hélice passiva 20, orientando assim o componente, por exemplo, o suspensor da coluna de produção 40 em relação ao estrutura em hélice passiva 20.

[020] A Figura 1 representa a cabeça de poço 10 antes da instalação do aparelho de bucha espaçadora passiva 1. Como mostrado na Figura 1, neste exemplo, um suspensor de revestimento 11 e um conjunto de vedação de anular pack-off 12 foram previamente posicionados na cabeça de poço 10. Um tubo condutor ilustrativo 85 encontra-se representado também na Figura 1. Como observado melhor na Figura 1, a cabeça de poço 10 compreende um recesso de orientação da bucha espaçadora 13 formado na sua superfície interna. Como ilustrado na Figura 4, um indicador ou marcação externa 45, tal como uma linha pintada ou uma fenda usinada, pode ser formada ou colocada na superfície externa da cabeça de poço 10 em um local que corresponda ao local do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 de modo que a orientação do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 possa ser determinada por observação visual (usando um ROV) após a cabeça de poço 10 ter sido instalada no poço e antes da instalação do suspensor da coluna de produção 40. Obviamente, a marcação 45 não precisa estar alinhada com o recesso de orientação da bucha espaçadora 13, pois a posição do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 em relação a qualquer colocação da marcação 45 pode ser rapidamente determinada. Em outras formas de realização, a localização do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 pode ser determinada também por meios de sensores externos através da parede (discutidos abaixo) que estão posicionados fora do poço ou operados por um veículo operado remotamente (ROV). Como será compreendido por aqueles técnicos no assunto após uma leitura completa do presente pedido, pelo uso do aparelho de bucha espaçadora 1 divulgado neste documento, a cabeça de poço 10 pode ser inicialmente instalada no poço sem levar em consideração a orientação da cabeça de poço 10 ou o recesso de orientação da bucha espaçadora 13 em relação a qualquer outro aspecto do campo submarino ou um item de equipamento submarino. Encontra-se também representada na Figura 1, outra fenda antirrotação 14 para vários itens de ferramentas de cabeça de poço (não mostradas).

[021] As Figuras 2 e 3 são vistas em perspectiva que representam uma forma de realização ilustrativa do aparelho de bucha espaçadora 1 fora da cabeça de poço 10, em que o aparelho de bucha espaçadora 1 está em seu estado não expandido, ou seja, em que a porção roscada da porca roscada ajustável 30 está totalmente inserida em um recesso inferior roscado 43 na estrutura em hélice passiva 20. Em uma forma de realização ilustrativa, a porca roscada ajustável 30 é roscada externamente enquanto o recesso roscado 43 é internamente roscado. Obviamente, se desejado, o rosqueamento externo e interno da porca 30 e do recesso 43 podem ser invertidos. A Figura 4 é uma vista em corte transversal do aparelho de bucha espaçadora 1 após ter sido inicialmente inserido na cabeça de poço 10, em que o aparelho de bucha espaçadora 1 está em seu estado não expandido. Com referência a estes desenhos, a estrutura em hélice passiva 20 inclui pelo menos uma superfície helicoidal 15, uma pluralidade de fendas de ferramenta 16, uma pluralidade de fendas de orientação de bucha espaçadora 17 que estão espaçadas em torno do perímetro da estrutura em hélice passiva 20, uma chave de orientação da bucha espaçadora inclinada para fora e acionada por mola 18 que é adaptada para ser posicionada em uma das fendas de orientação da bucha espaçadora 17, um recesso de orientação de componente 21, uma superfície de assentamento de componente 22 e o recesso roscado 43 mencionado acima. A estrutura em hélice passiva 20 também compreende uma pluralidade de chaves de ajuste de altura inclinadas para fora e acionadas por mola 23 (três das quais estão representadas na Figura 4) que são adaptadas para engatar em uma ranhura rebaixada 25 definida na cabeça de poço 10. Em outros casos, a ranhura rebaixada pode ser formada em outra estrutura ou componente, por exemplo, uma bucha de travamento, que foi anteriormente posicionada na cabeça de poço 10, em que o aparelho de bucha espaçadora 1 será inserido na bucha de travamento (ou qualquer outra estrutura). No exemplo representado, a estrutura em hélice passiva 20 compreende uma pluralidade de superfícies helicoidais 15, cujas extremidades superiores se encontram em um ápice/vértice 15A. O recesso de orientação de componente 21 está posicionado adjacentemente às extremidades inferiores 15B das superfícies helicoidais 15.

[022] A chave de orientação da bucha espaçadora 18 é adaptada para engatar no recesso de orientação da bucha espaçadora 13 formado na superfície interna da cabeça de poço 10. Em outros casos, o recesso de orientação da bucha espaçadora 13 pode ser formado em outra estrutura ou componente, por exemplo, uma bucha de travamento, que foi previamente posicionada na cabeça de poço 10, em que o aparelho de bucha espaçadora 1 será inserido na bucha de travamento (ou qualquer outra estrutura). O engate entre a chave de orientação da bucha espaçadora 18 e o recesso de orientação da bucha espaçadora 13 fixa a orientação radial da estrutura em hélice passiva 20 em relação à cabeça de poço 10 e evita o movimento de rotação adicional da estrutura em hélice passiva 20 em relação à cabeça de poço 10 (ou outra estrutura na qual o aparelho de bucha espaçadora 1 está posicionado). O recesso de orientação da bucha espaçadora 13 tem um comprimento axial que é maior do que o comprimento axial da chave de orientação da bucha espaçadora 18, de modo a permitir que a estrutura em hélice passiva 20 se mova verticalmente quando a chave de orientação da bucha espaçadora 18 está posicionada dentro do recesso de orientação da bucha espaçadora 13. A Figura 4 representa esquematicamente a conexão roscada 26 (por exemplo, roscas ACME) entre a estrutura em hélice passiva 20 e a porca roscada ajustável 30. O número das fendas de orientação da bucha espaçadora 17 e a quantidade do espaçamento angular 19 entre as fendas de orientação da bucha espaçadora 17 adjacentes podem variar dependendo da aplicação particular. Em uma forma de realização ilustrativa, o aparelho de bucha espaçadora 1 pode compreender trinta e cinco fendas de orientação de bucha 17 que têm um espaçamento angular 19 igual de cerca de dez graus entre as fendas de orientação de bucha espaçadora 17 adjacentes. Em outras formas de realização, as fendas de orientação de bucha 17 podem não estar todas igualmente espaçadas em torno do perímetro do aparelho de bucha espaçadora 1. O ângulo das superfícies helicoidais 15 também pode variar dependendo da aplicação particular. Em uma forma de realização ilustrativa, as superfícies helicoidais 15 podem ser formadas em um ângulo em relação a horizontal de cerca de 20-30 graus e, em um exemplo particular, cerca de 26 graus.

[023] A porca roscada ajustável 30 compreende uma pluralidade de fendas de ferramenta de porca 24 e uma superfície de assentamento inferior 44. Como ilustrado na Figura 4, a superfície de assentamento inferior 44 da porca ajustável 30 é adaptada para assentar ou engatar em uma superfície superior de um componente ou estrutura previamente posicionada na cabeça de poço 10. No exemplo ilustrativo aqui representado, a superfície de assentamento inferior 44 é adaptada para assentar em uma superfície superior 11A no suspensor de revestimento 11 quando o aparelho de bucha espaçadora 1, em seu estado não expandido, está inicialmente posicionado dentro da cabeça de poço 10. As fendas de ferramenta 16 na estrutura em hélice passiva 20 são fornecidas de modo que uma ferramenta de instalação (descrita mais detalhadamente abaixo) pode girar o aparelho de bucha espaçadora 1 (isto é, a combinação da estrutura em hélice passiva 20 e a porca ajustável 30) após o aparelho de bucha espaçadora 1 ter sido inicialmente assentado na cabeça de poço 10, como ilustrado na Figura 4.

Observe que, nesta posição inicialmente assentada, as chaves de ajuste de altura 23 estão posicionadas abaixo do nível da ranhura 25 na cabeça de poço (ou outra estrutura) que elas irão por fim engatar quando a estrutura em hélice passiva 20 é elevada à sua altura final pela rotação da porca 30. Conforme descrito detalhadamente abaixo, após o aparelho de bucha espaçadora 1 ter assentado inicialmente na cabeça de poço 10, o aparelho de bucha espaçadora 1 é girado até um momento em que a chave de orientação da bucha espaçadora 18 engate no recesso de orientação da bucha espaçadora 13. As fendas de ferramenta de porca 24 na porca ajustável 30 são fornecidas de modo que, após a chave de orientação da bucha espaçadora 18 ter engatado no recesso de orientação da bucha espaçadora 13, a ferramenta de instalação pode girar a porca ajustável 30 em relação à estrutura em hélice passiva 20, enquanto a estrutura em hélice passiva 20 é impedida de girar pelo engate entre a chave de orientação da bucha espaçadora 18 e o recesso de orientação da bucha espaçadora 13 formado na superfície interna da cabeça de poço 10 (ou outra estrutura). Como observado acima, a rotação da porca ajustável 30 em relação à estrutura em hélice passiva 20 faz com que a estrutura em hélice passiva 20 se eleve verticalmente dentro da cabeça de poço 10 até um momento em que as chaves de ajuste de altura acionadas por mola 23 engatem na ranhura 25 na cabeça de poço 10 (ou outra estrutura).

[024] Com referência à Figura 5, como observado acima, o suspensor da coluna de produção 40 compreende uma chave de orientação de componente 31 que é adaptada para engatar no recesso de orientação de componente 21 na estrutura em hélice passiva 20. No exemplo representado, a chave de orientação de componente 31 é acoplada ao componente, por exemplo, o suspensor da coluna de produção 40, por uma pluralidade de elementos de fixação roscados

35. Uma pluralidade de superfícies cônicas 32 são proporcionadas na chave de orientação de componente 31 de modo a permitir um movimento relativamente suave da chave de orientação de componente 31 ao longo das superfícies helicoidais 15 e a entrada da chave de orientação de componente 31 no recesso de orientação de componente 21. O suspensor da coluna de produção 40 também compreende uma pluralidade de travas 33 que são adaptadas para serem acionadas de modo a engatar nas ranhuras de travamento 34 formadas na cabeça de poço 10. Uma superfície inferior (não mostrada) do suspensor da coluna de produção 40 é adaptada para engatar na superfície de assentamento de componente 22 (vide Figura 4) na estrutura em hélice passiva 20.

[025] A Figura 6 é uma vista ampliada de uma forma de realização ilustrativa das chaves de ajuste de altura inclinadas para fora e acionadas por mola 23 que podem ser empregadas com o aparelho de bucha espaçadora ilustrativo 1 representado na Figura 6. Como aqui representado, as chaves de ajuste de altura 23 são posicionadas em um recesso 20A definido no corpo da estrutura em hélice passiva 20. Uma mola ilustrativa 36, por exemplo, uma mola ondulada, é posicionada no recesso 20A e em uma cavidade 23X definida na parte de trás das chaves de ajuste de altura 23. A mola 36 é fixada às chaves de ajuste de altura 23 por um clipe 37 que é posicionado no interior de um flange 20B em uma ranhura 23Y nas chaves de ajuste de altura 23. O clipe 37 geralmente retém as chaves de ajuste de altura 23 dentro do recesso 20A. A Figura 6 também representa a superfície interna 20S da estrutura em hélice passiva 20 e a ranhura rebaixada 25 na cabeça de poço 10, em que a chave de ajuste de altura 23 está em sua posição totalmente engatada (ou totalmente inserida) na ranhura rebaixada 25. Como indicado, nesta forma de realização ilustrativa, as chaves de ajuste de altura 23 compreendem duas superfícies cônicas frontais 23A, uma face frontal substancialmente plana 23B, uma superfície cônica traseira 23C e uma superfície traseira substancialmente plana

23D.

A ferramenta de instalação que é usada para instalar o aparelho de bucha espaçadora 1 compreenderá uma pluralidade de fendas ou recessos (não mostrados) que são adaptados para receber a parte traseira da chave de ajuste de altura 23, isto é, as partes da chave de ajuste de altura 23 que se projetam para dentro além da superfície interna 20S da estrutura em hélice passiva 20 quando a ferramenta de instalação está posicionada no interior da estrutura em hélice passiva 20. Os recessos na ferramenta de instalação permitem que a porção frontal da chave de ajuste de altura 23 se mova para dentro do recesso 20A na estrutura em hélice passiva 20. Ou seja, quando a superfície frontal 23B da chave de ajuste de altura 23 está substancialmente nivelada com a superfície externa 20R da estrutura em hélice passiva 20, uma porção da chave de ajuste de altura 23 se move para dentro da superfície interna 20S.

Este arranjo permite que as chaves de ajuste de altura 23 (que são desviadas para fora pela mola 36) se movam para dentro e para fora dentro do recesso 20A à medida que as chaves de ajuste de altura 23 engatam na superfície interna da cabeça de poço 10 (ou outra estrutura) e/ou várias ranhuras formadas na cabeça de poço 10 (ou outra estrutura) quando o aparelho de bucha espaçadora 1 é movido para baixo na cabeça de poço 10. Quando a estrutura em hélice passiva 20 é elevada à sua posição vertical final desejada dentro da cabeça de poço 10, as chaves de ajuste de altura inclinadas para fora e acionadas por mola 23 se estenderão e engatarão totalmente na ranhura rebaixada 25, conforme ilustrado na Figura 6. Depois disso,

o suspensor da coluna de produção 40 será posicionado dentro da estrutura em hélice passiva 20. Uma superfície do suspensor da coluna de produção 40 pode engatar na superfície cônica posterior 23C nas chaves de ajuste de altura 23 na medida em que qualquer porção das chaves de ajuste de altura 23 se estende para dentro da superfície interna 20S.

Tal engate, se ocorrer, forçará ainda mais as chaves de ajuste de altura 23 a engatarem com a ranhura rebaixada 25. Com as chaves de ajuste de altura 23 em sua posição totalmente engatada, a superfície traseira substancialmente plana 23D das chaves de ajuste de altura 23 deve ser alinhada aproximadamente com a superfície interna 20S da estrutura em hélice passiva 20. Uma superfície externa no suspensor da coluna de produção 40 pode engatar na superfície traseira substancialmente plana 23D para assegurar, desse modo, que as chaves de ajuste de altura 23 permaneçam totalmente engatadas na ranhura rebaixada 25.

[026] Um método operacional ilustrativo será agora descrito para explicar como o aparelho de bucha espaçadora 1 divulgado neste documento pode ser empregado para orientar a saída de produção (não mostrada) de uma árvore de produção (não mostrada) que é montada na cabeça de poço 10 em qualquer orientação angular desejada. Em geral, uma orientação alvo desejada para a saída de produção da árvore de produção a ser instalada na cabeça de poço 10 em relação a um sistema de referência geral (isto é, uma matriz x-y) de um campo de produção submarino em desenvolvimento será definida pelos requisitos do projeto. A orientação do alvo desejada da saída de produção da árvore de produção pode ser baseada em uma variedade de fatores, como, por exemplo, a localização dos manifolds e/ou outros itens de equipamentos submarinos, etc., que serão acoplados à saída de produção por alguma forma de um duto de fluido, como, por exemplo, uma linha de fluxo (não mostrada) ou um jumper submarino (não mostrado). Orientar adequadamente a saída de produção na árvore de produção facilitará o uso eficiente do espaço do campo e permitirá o direcionamento desejado das linhas de fluxo e jumpers submarinos, e facilitará a fabricação precisa de tais jumpers submarinos. O suspensor da coluna de produção 40 compreende tipicamente uma ou mais passagens orientadas verticalmente (não mostradas), por exemplo, uma passagem de produção, uma passagem de anular, várias passagens para linhas de controle, etc., que se estendem através do corpo do suspensor da coluna de produção 40. No caso de uma árvore de produção vertical, existem vários tubos de isolamento (não mostrados) que se estendem para baixo a partir da parte inferior da árvore de produção que são adaptados para engatar nas passagens orientadas verticalmente definidas no suspensor da coluna de produção 40 quando a árvore de produção é instalada na cabeça de poço 10. Assim, a orientação radial relativa entre a árvore de produção (e a saída de produção da árvore) e o suspensor da coluna de produção 40 é fixada em virtude do engate dessas passagens orientadas verticalmente e tubos de isolamento. Assim, a orientação da saída de produção na orientação alvo desejada para a saída de produção pode ser alcançada orientando o suspensor da coluna de produção 40 em uma orientação desejada dentro da cabeça de poço 10.

[027] Inicialmente, a cabeça de poço 10 pode ser instalada no poço sem considerar a orientação do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 na cabeça de poço 10 (ou outra estrutura). Antes da instalação do suspensor da coluna de produção 40, a orientação ou direção instalada do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 na cabeça de poço 10 pode ser determinada localizando o exterior ou marcador externo 45 (representado de forma simplista na Figura 5) que corresponde à localização do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 formado na superfície interna da cabeça de poço 10. O marcador externo 45 pode estar localizado em uma variedade de locais diferentes, dependendo da aplicação particular e, como observado acima, o marcador 45 pode estar ou não alinhado com o recesso de orientação da bucha espaçadora

13. Em uma forma de realização ilustrativa, o marcador externo 45 pode estar na superfície externa da cabeça de poço 10. A localização do marcador externo 45 pode ser determinada usando uma variedade de técnicas, como, por exemplo,

usar um ROV para observar visualmente a marcação 45 da parte externa da cabeça de poço 10, usar um sensor para detectar o marcador externo 45, etc. A orientação ou direção instalada do recesso de orientação da bucha espaçadora 13, que corresponde (ou pode estar relacionado) à orientação da cabeça de poço instalada, pode então ser registrada em relação ao sistema de referência geral para o campo em desenvolvimento.

[028] Com a orientação da cabeça de poço instalada agora conhecida, a chave de orientação da bucha espaçadora 18 pode ser posicionada em uma das fendas de orientação da bucha espaçadora 17 na estrutura em hélice passiva 20 na superfície de um navio ou plataforma, ou seja, antes de mover/assentar o aparelho de bucha espaçadora 1 (em seu estado não estendido) em posição na cabeça de poço 10. A fenda da bucha espaçadora precisa 17 selecionada para a chave de orientação da bucha espaçadora 18 será selecionada de modo que, quando a chave de orientação de componente 31 estiver posicionada no recesso de orientação de componente 21 definido na estrutura em hélice passiva 20, o componente, por exemplo, o suspensor da coluna de produção 40, será orientado radialmente em uma posição desejada de modo que, quando a árvore de produção for acoplada ao suspensor da coluna de produção 40, a saída de produção da árvore de produção será orientada na orientação alvo desejada para a saída de produção. Nesse ponto, com o aparelho de bucha espaçadora 1 na superfície de um navio ou uma plataforma, a porca ajustável 30 pode ser roscada no recesso roscado 43 na estrutura em hélice passiva 20, de modo que a porca ajustável 30 seja posicionada o mais completamente possível dentro do recesso roscado 43 na estrutura em hélice passiva 20, isto é, o aparelho de bucha espaçadora 1 está no seu estado não estendido.

[029] Com referência às Figuras 7 e 8, com o aparelho de bucha espaçadora 1 em seu estado não estendido, o aparelho de bucha espaçadora 1 pode ser posicionado em uma ferramenta de instalação 50. O aparelho 1 será movido para a cabeça de poço através de um BOP (não mostrado) que está operativamente acoplado à cabeça de poço 10. Em uma forma de realização ilustrativa, a ferramenta de instalação 50 compreende, em geral, uma ferramenta acionada por mola 51, um sub de torque 52 (vide Figura 9) e uma bucha de desgaste 53. Como representado, os aparelhos de bucha espaçadora 1 (isto é, a estrutura em hélice passiva 20 e a porca ajustável 30) são posicionados em torno da bucha de desgaste 53. Observe que a chave de orientação da bucha espaçadora 18 não está representada na Figura 7. Em uma forma de realização, a estrutura em hélice passiva 20 pode ser fixada na sua posição por meio de uma ou mais conexões fixadas (não mostradas) entre a estrutura em hélice passiva 20 e a bucha de desgaste 53. Em uma forma de realização particular, uma pluralidade de pinos de cisalhamento pode ser usada para acoplar a estrutura em hélice passiva 20 à bucha de desgaste 53.

[030] A Figura 9 é uma vista em corte transversal que representa o aparelho de bucha espaçadora 1 após ter sido movido para a cabeça de poço 10. Neste ponto, o aparelho de bucha espaçadora 1 ainda está em seu estado não estendido. Observe que a superfície inferior 44 da porca ajustável 30 assentou e está engatada na superfície superior 11A do suspensor de revestimento 11, ou seja, um componente que foi previamente posicionado na cabeça de poço 10. Obviamente, como será compreendido pelos técnicos no assunto após uma leitura completa do presente pedido, a porca ajustável 30 pode assentar em ou engatar com qualquer tipo de estrutura previamente definida na cabeça de poço 10, por exemplo, uma bucha ou semelhante. Nesta posição inicialmente assentada, as chaves de ajuste de altura inclinadas para fora e acionadas por mola 23 (vide, por exemplo, a Figura 2) são posicionadas verticalmente abaixo da ranhura rebaixada 25 definida na cabeça de poço 10 (vide Figura 4). Uma vez que o aparelho 1 assenta no suspensor de revestimento 11 (ou em outra estrutura dentro da cabeça de poço 10), a ferramenta 51 engata nas ranhuras de ferramenta 16 (vide Figura 2) na estrutura em hélice passiva 20, em seguida, gira todo o aparelho de bucha espaçadora 1 até um momento em que a chave de orientação da bucha espaçadora inclinada para fora e acionada por mola 18 (na estrutura em hélice passiva 20) esteja alinhada e engatada no recesso de orientação da bucha espaçadora 13 na cabeça de poço 10 (tal engate não é mostrado na Figura 9). O engate entre a chave de orientação da bucha espaçadora 18 e o recesso da bucha espaçadora 13 evita o movimento de rotação adicional da estrutura em hélice passiva 20, embora ainda permita o movimento vertical da estrutura em hélice passiva 20 dentro da cabeça de poço 10 devido ao maior comprimento axial do recesso de orientação da bucha espaçadora 13 em comparação com o comprimento axial da chave de orientação da bucha espaçadora 18 (como melhor observado na Figura 4). Neste ponto, a ferramenta 51 desengata das ranhuras da ferramenta 16 na estrutura em hélice passiva 20. A ferramenta 51 então engata nas ranhuras da ferramenta da porca 24 na porca ajustável 30. Em seguida, a ferramenta 51 é usada para girar a porca ajustável

30 em um sentido horário (quando visto de cima). Uma vez que a parte inferior 44 da porca ajustável 30 está posicionada contra a superfície superior 11A do suspensor de revestimento fixo 11, a rotação da porca 30 força a estrutura em hélice passiva 20 a se mover verticalmente para cima dentro da cabeça de poço 10 até o momento em que as chaves de ajuste de altura inclinadas para fora e acionadas por mola 23 sejam elevadas a um nível onde elas se movem para o engate com a ranhura rebaixada 25 definida na cabeça de poço 10. O aparelho de bucha espaçadora 1 está agora em sua posição totalmente estendida e travada dentro da cabeça de poço 10. Observe que, ao usar o aparelho de bucha espaçadora 1 aqui divulgado, a distância entre a superfície de assentamento 22 na estrutura em hélice passiva 20 e as ranhuras de travamento 34 formadas na cabeça de poço 10 é um valor conhecido. O suspensor da coluna de produção 40 pode ser projetado para ajustar com precisão esta distância conhecida entre a superfície de assentamento 22 e as ranhuras de travamento 34, garantindo , assim, que o suspensor da coluna de produção 40 seja instalado de forma segura dentro da cabeça de poço 10.

[031] A Figura 8 representa o aparelho de bucha espaçadora 1 após a ferramenta 51 ter sido removida, deixando a bucha 53 posicionada dentro da cabeça de poço 10. O orifício de produção (não mostrado) para o poço pode então ser perfurado através da bucha 53. Após o orifício de produção ter sido perfurado, a ferramenta 51 pode ser colocada novamente na cabeça de poço 10 para recuperar a bucha 53, ao mesmo tempo em que deixa o aparelho de bucha espaçadora 1 na cabeça de poço 10 em sua posição totalmente estendida e travada como ilustrado na Figura 5. Nesse ponto, o suspensor da coluna de produção 40 pode ser anexado a uma ferramenta de instalação e move para a cabeça de poço 10, por meio da qual uma das superfícies cônicas 32 na chave de orientação de componente 31 engata uma das superfícies helicoidais 15 na estrutura em hélice passiva 20. Nesse ponto, um "peso" adicional é aplicado ao suspensor da coluna de produção, permitindo, assim, que ele se desloque mais para dentro do poço e autogire passivamente até o momento em que a chave de orientação de componente 31 engate no recesso de orientação de componente 21 na estrutura em hélice passiva 20 e fixa a orientação do suspensor da coluna de produção 40 em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10. Nesse ponto, as travas (latching dogs) 33 podem ser acionadas de modo a engatar nas ranhuras de travamento 34 formadas na cabeça de poço 10, fixando, assim, o suspensor da coluna de produção 40 na posição dentro da cabeça de poço 10 (ou outra estrutura) em uma orientação desejada. Depois disso, uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40.

[032] As Figuras 10-12 representam outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar passivamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina. Nesta forma de realização ilustrativa, a cabeça de poço 10 será orientada para o layout de campo antes da instalação do suspensor da coluna de produção 40 na cabeça de poço 10. A Figura 11 representa um aparelho 2 onde uma ranhura ou fenda helicoidal 60 foi formada no interior da cabeça de poço 10 (ou outra estrutura). A ranhura 60 termina em uma fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Com referência à Figura 11, nesta forma de realização, o suspensor da coluna de produção 40 compreende um pino acionado por mola 62 que é adaptado para engatar na ranhura helicoidal 60 quando o suspensor da coluna de produção 40 está posicionado no cabeça de poço 10. À medida que o "peso" adicional é aplicado ao suspensor da coluna de produção 40, ele se move ainda mais para baixo na cabeça de poço 10. Devido à interação entre a ranhura helicoidal 60 e o pino 62, o suspensor da coluna de produção 40 autogira até o momento em que o pino acionado por mola 62 esteja alinhado com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40 assente no suspensor de revestimento 11. Nesta posição, o pino 62 está em sua posição final dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61.

Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 em relação à orientação da cabeça de poço 10 é fixada. Em uma forma de realização ilustrativa, a fenda ou ranhura helicoidal 60 pode ser formada em um ângulo em relação a horizontal de cerca de 20-30 graus e, em um exemplo particular, cerca de 26 graus.

[033] Antes da instalação da cabeça de poço 10, um marcador de referência externo 66 (representado de forma simplista na Figura 10) pode ser fornecido na parte externa da cabeça de poço 10, de modo a permitir a orientação adequada da cabeça de poço 10 durante o processo de instalação que é discutido detalhadamente abaixo. Em um exemplo ilustrativo, o marcador de referência externo 66 pode corresponder ao local da posição da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61 na cabeça de poço 10. Em outras formas de realização, o marcador de referência 66 pode ser colocado em qualquer ponto da parte externa da cabeça de poço 10, pois as posições relativas do marcador 66 e da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61 podem ser rapidamente determinadas. Após uma leitura completa do presente pedido, os técnicos no assunto compreenderão que a ranhura helicoidal 60 e a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61 podem ser igualmente formados na superfície externa do suspensor da coluna de produção 40 e o pino acionado por mola 62 pode ser posicionado na superfície interna da cabeça de poço 10. Neste último caso, o marcador de referência externo 66 pode corresponder à localização do pino acionado por mola 62 dentro da cabeça de poço 10.

[034] Com referência às Figuras 10-12, será descrito um método ilustrativo para orientar passivamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina usando esta forma de realização. A Figura 12 representa uma estrutura de perfuração simplista 71 (como um navio de perfuração) que será usada ao instalar a cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão) em um tubo condutor 85 que foi previamente instalado no leito submarino 75. A estrutura de perfuração 71 inclui um top drive tradicional 70 que é adaptado para girar uma ferramenta ou tubo 72, conforme indicado pela seta 73, de modo a provocar a rotação da cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão),

conforme indicado pela seta 74, em relação ao tubo condutor 85. Também representado de forma simplista na Figura 12 está um ROV76 que pode ser usado para observar visualmente a cabeça de poço 10 durante o processo de orientação da cabeça de poço 10 em relação ao campo.

[035] Inicialmente, o tubo condutor 85 (não mostrado na Figura 12) será instalado no leito submarino 75 sem levar em consideração a orientação do tubo condutor 85. Depois disso, a cabeça de poço 10 será acoplada à ferramenta 72 e abaixada na posição x-y adequado acima do tubo condutor 85, tudo sob observação visual por meio do ROV 76. Uma vez que a cabeça de poço 10 está na posição adequada, e estando sob observação visual por meio do ROV 76, o top drive 70 é acionado de modo a girar a cabeça de poço 10 até um momento em que o marcador de referência externo 66 esteja na orientação ou direção alvo desejada para o marcador de referência externo 66. Nesse ponto, a cabeça de poço 10 é assentada e travada dentro do tubo condutor 85. Como resultado, a orientação instalada da cabeça de poço 10, incluindo a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61, é fixada em relação ao sistema de referência geral para o campo em desenvolvimento e esta orientação de cabeça de poço instalada pode então ser registrada. Depois disso, um BOP (não mostrado) pode ser anexado à cabeça de poço e vários suspensores de revestimento e colunas de revestimento são instalados no poço, por exemplo, um primeiro suspensor de revestimento e um segundo suspensor de revestimento (que, nesta forma de realização, é o suspensor de revestimento 11 refletido nos desenhos). Em seguida, o suspensor da coluna de produção 40 é acoplado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (não mostrada) e move para a cabeça de poço 10 em que, em uma forma de realização, o pino acionado por mola 62 no suspensor da coluna de produção 40 engata na fenda ou ranhura helicoidal 60 definida na cabeça de poço 10. Como observado acima,

conforme o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo na cabeça de poço 10, devido à interação entre a ranhura helicoidal 60 e o pino 62, o suspensor da coluna de produção 40 autogira até o momento em que o pino acionado por mola 62 esteja alinhado com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo até o momento em que assenta no suspensor de revestimento 11 e o pino 62 está em posição dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40 é travado na posição. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção pode ser destravada do suspensor da coluna de produção 40 e recuperada até a superfície. Em seguida, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40 de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[036] A Figura 13 é uma representação simplista de outra forma de realização de um suspensor da coluna de produção 40A que pode ser empregado em conexão com o aparelho mostrado nas Figuras 10-12. O suspensor da coluna de produção 40A tem um corpo 40X e uma passagem ou orifício interno 41 conforme refletido pelas linhas tracejadas na Figura 13. Neste exemplo, as fendas de orientação descritas acima 17 (vide Figuras 2 e 3 - que agora são fendas de orientação do suspensor da coluna de produção) são formadas no corpo 40X do suspensor da coluna de produção 40A em torno de todo o perímetro externo do suspensor da coluna de produção 40A. Uma porca roscada ajustável internamente 39 com uma superfície de assentamento inferior 39A é adaptada para ser acoplada por rosca ao exterior do corpo 40X do suspensor da coluna de produção 40A antes de o suspensor da coluna de produção 40A ser movido para o poço, isto é, enquanto o suspensor da coluna de produção 40A está em um local na superfície. Como dito antes, cada uma das fendas 17 é adaptada para receber a chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola 18 descrita acima (não mostrada na Figura 13). A chave de orientação 18 será posicionada em uma das fendas 17 de modo que, após o suspensor da coluna de produção 40A ser instalado, o suspensor da coluna de produção 40A (e, em última instância, a saída de produção da árvore de produção) será devidamente orientado em relação ao campo. Neste exemplo, a fenda ou ranhura helicoidal 60 definida na cabeça de poço 10 é adaptada para receber a chave de orientação 18 fixada ao suspensor da coluna de produção 40A.

[037] Um método ilustrativo de uso do suspensor da coluna de produção 40A envolve as seguintes etapas. Inicialmente, a cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão) pode ser assentada e travada dentro do tubo condutor 85 sem levar em consideração a orientação da cabeça de poço 10. Depois disso, a orientação ou direção instalada da cabeça de poço 10 é medida ou determinada utilizando-se qualquer uma de uma variedade de técnicas diferentes. Em um exemplo, a orientação instalada da cabeça de poço 10 pode ser determinada observando a orientação de uma marca de referência externa na cabeça de poço 10. Depois disso, uma ferramenta de impressão de chumbo (não mostrada) pode ser descida pelo poço e assentada no suspensor de revestimento superior. A ferramenta de impressão de chumbo é usada para localizar ou encontrar a posição vertical das ranhuras de travamento (não mostradas) formadas no interior da cabeça de poço (ou outra estrutura) que finalmente receberá a chave de orientação 18 quando o suspensor da coluna de produção 40A estiver posicionado na localização vertical adequada dentro da cabeça de poço 10 (ou outra estrutura). Com a orientação de cabeça de poço instalada agora conhecida, a chave de orientação 18 pode ser posicionada em uma das fendas de orientação do suspensor da coluna de produção 17 no suspensor da coluna de produção 40A enquanto o suspensor da coluna de produção 40A está na superfície de um navio ou plataforma, isto é, antes de mover o suspensor da coluna de produção 40A para o poço. A fenda do suspensor da coluna de produção precisa 17 selecionada para a inserção da chave de orientação 18 será determinada de modo que, quando a chave de orientação 18 no suspensor da coluna de produção 40A estiver engatada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61 na cabeça de poço 10, o suspensor da coluna de produção 40A será orientado radialmente em uma posição desejada de tal modo que, quando a árvore de produção estiver acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A, a saída de produção da árvore de produção será orientada na orientação alvo desejada para a saída de produção. Nesse ponto, com o suspensor da coluna de produção 40A ainda na superfície, a porca roscada ajustável internamente 39 é girada (no sentido horário ou anti-horário) de modo a fixar a distância vertical entre a parte inferior 39A da porca ajustável 39 e a chave de orientação 18 de tal modo que, quando a superfície inferior 39A da porca ajustável 39 assentar no suspensor de revestimento superior, a chave de orientação 18 será posicionada verticalmente dentro da cabeça de poço de modo que a chave de orientação 18 possa engatar nas ranhuras de travamento localizadas previamente na cabeça de poço.

[038] Inicialmente, um BOP (não mostrado) é operativamente acoplado à cabeça de poço 10. Depois disso, com a chave de orientação 18 na fenda do suspensor da coluna de produção 17 desejada e a porca roscada ajustável internamente 39 em sua posição adequada, o suspensor da coluna de produção 40A é fixado a um ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção e se move por meio do BOP e para o poço. Conforme o suspensor da coluna de produção 40A é movido mais para baixo do poço, a chave de orientação acionada por mola 18 se estenderá para engatar com a fenda ou ranhura helicoidal 60. Como dito antes, conforme o suspensor da coluna de produção 40A é movido ainda mais para baixo na cabeça de poço 10, devido à interação entre a ranhura helicoidal 60 e a chave de orientação 18, o suspensor da coluna de produção 40A gira até um momento em que a chave de orientação 18 esteja alinhada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40A se move mais para baixo até o momento em que ele assenta no suspensor de revestimento 11 e a chave de orientação 18 esteja em posição dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40A é fixada em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40A está travado na posição. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção pode ser destravada do suspensor da coluna de produção 40A e recuperada até a superfície. Então, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[039] As Figuras 14-15 representam outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar ativamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina. Nesta forma de realização ilustrativa, a cabeça de poço 10 também será orientada para o layout de campo antes da instalação do suspensor da coluna de produção 40 na cabeça de poço 10. A Figura 14 representa um aparelho 3 em que uma ranhura 65 foi formada no interior da cabeça de poço 10. Em uma forma de realização ilustrativa, a ranhura 65 pode ser formada de modo que seu eixo longo seja substancialmente normal ou perpendicular a horizontal.

No exemplo representado, a extremidade superior 65A da ranhura 65 está fechada. Com referência à Figura 15, nesta forma de realização, o suspensor da coluna de produção 40 compreende um pino acionado por mola 62 que é adaptado para engatar na ranhura orientada verticalmente 65 quando o suspensor da coluna de produção 40 está posicionado na cabeça de poço 10.

Conforme o suspensor da coluna de produção 40 está posicionado dentro da cabeça de poço 10, o suspensor da coluna de produção 40 assenta no suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção é acionada de modo a girar ativamente o suspensor da coluna de produção 40 até um momento em que o pino acionado por mola 62 esteja alinhado e se mova para o engate com a ranhura orientada verticalmente 65. Nesta posição, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação da cabeça de poço 10. Antes da instalação da cabeça de poço 10, um marcador de referência externo 67 (representado de forma simplista na Figura 15) pode ser fornecido na parte externa da cabeça de poço 10, de modo a permitir a orientação adequada da cabeça de poço 10 durante o processo de instalação que é discutido detalhadamente abaixo. Em um exemplo ilustrativo, o marcador de referência externo 67 pode corresponder à localização da ranhura 65 na cabeça de poço 10. Em outras formas de realização, o marcador de referência 67 pode ser colocado em qualquer ponto da parte externa da cabeça de poço 10, pois as posições relativas do marcador 67 e da ranhura 65 podem ser rapidamente determinadas. Após uma leitura completa do presente pedido, aqueles técnicos no assunto compreenderão que a ranhura 65 pode ser igualmente formada na superfície externa do suspensor da coluna de produção 40 e o pino acionado por mola 62 pode ser posicionado na superfície interna da cabeça de poço 10. Neste último caso, o marcador de referência externo 67 pode corresponder à localização do pino acionado por mola 62 dentro da cabeça de poço 10.

[040] Com referência às Figuras 12 e 14-15, será descrito um método ilustrativo para orientar ativamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina usando esta forma de realização. Inicialmente, o tubo condutor 85 será instalado no leito submarino 75 sem levar em consideração a orientação do tubo condutor 85. Depois disso, a cabeça de poço 10 será acoplada à ferramenta 72 e baixada para a posição x-y adequada acima do tubo condutor 85, tudo sob observação visual por meio do ROV 76. Uma vez que a cabeça de poço 10 está na posição adequada, e estando sob observação visual por meio do ROV 76, o top drive 70 é acionado de modo a girar a cabeça de poço 10 até um momento em que o marcador de referência externo 67 esteja na orientação ou direção alvo desejada para o marcador de referência externo 67. Depois disso, a cabeça de poço 10 é assentada e travada dentro do tubo condutor 85. Nesse ponto, a orientação instalada da cabeça de poço 10, incluindo a ranhura 65, é fixada em relação ao sistema de referência geral para o campo em desenvolvimento e esta orientação da cabeça de poço instalada pode então ser registrada. Depois disso, um BOP (não mostrado) pode ser anexado à cabeça de poço e vários suspensores de revestimento e colunas de revestimento são instalados no poço, por exemplo, um primeiro suspensor de revestimento e um segundo suspensor de revestimento (que, nesta forma de realização, é o suspensor de revestimento 11 refletido nos desenhos). Em seguida, o suspensor da coluna de produção 40 é acoplado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (não mostrada) e move para a cabeça de poço 10 até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40 assente no suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção é acionada de modo a girar ativamente o suspensor da coluna de produção 40 até um momento em que o pino acionado por mola 62 no suspensor da coluna de produção 40 esteja alinhado e as molas em engate com a ranhura 65, evitando, assim, a rotação adicional do suspensor da coluna de produção 40. Nesta posição, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10.

Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40 é travado na posição. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção pode ser destravada do suspensor da coluna de produção 40 e recuperada até a superfície.

Em seguida, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40 de modo a posicionar a saída de produção da árvore em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[041] Em outra forma de realização, o suspensor da coluna de produção 40A (representado na Figura 13) pode ser empregado com o equipamento mostrado nas Figuras 14-15. Como observado acima, o suspensor da coluna de produção 40A compreende uma pluralidade das fendas de orientação acima descritas 17 (que agora são as fendas de orientação do suspensor da coluna de produção) que são formadas no corpo do suspensor da coluna de produção 40A em torno de todo o perímetro externo do suspensor da coluna de produção 40A. Como dito antes, cada uma das fendas 17 é adaptada para receber a chave de orientação 18 descrita acima. Neste exemplo, a ranhura 65 descrita acima é formada na cabeça de poço 10.

[042] Um método ilustrativo de usar o suspensor da coluna de produção 40A com a ranhura 65 formada na cabeça de poço 10 envolve as seguintes etapas. Inicialmente, a cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão) pode ser assentada e travada dentro do tubo condutor 85 sem levar em consideração a orientação da cabeça de poço 10. Depois disso, a orientação ou direção instalada da cabeça de poço 10 é medida ou determinada utilizando-se qualquer uma de uma variedade de técnicas diferentes. Com a orientação instalada da cabeça de poço agora conhecida, a chave de orientação 18 pode ser posicionada em uma das fendas de orientação do suspensor da coluna de produção 17 no suspensor da coluna de produção 40A enquanto o suspensor da coluna de produção 40A está na superfície de um navio ou plataforma, isto é, antes de mover o suspensor da coluna de produção 40A para o poço. Como dito antes, a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção precisa 17 selecionada para inserção da chave de orientação 18 será determinada de modo que, quando a chave de orientação 18 no suspensor da coluna de produção 40A estiver engatada na ranhura 65 na cabeça de poço 10, o suspensor da coluna de produção 40A será orientado radialmente em uma posição desejada de tal modo que, quando a árvore de produção estiver acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A, a saída de produção da árvore de produção será orientada na orientação alvo desejada para a saída de produção.

[043] Como dito antes, o suspensor da coluna de produção 40A será movido para o poço através de um BOP (não mostrado) que está operativamente acoplado à cabeça de poço 10. O suspensor da coluna de produção 40A assenta inicialmente em uma superfície superior de uma estrutura previamente posicionada no poço, por exemplo, a superfície superior 11A do suspensor de revestimento 11 mostrado na Figura 14. Uma vez que o suspensor da coluna de produção 40A assenta no suspensor de revestimento 11 (ou em outra estrutura dentro da cabeça de poço 10), a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (ou outro meio) pode ser empregada de modo a girar ativamente o suspensor da coluna de produção 40A até o momento em que a chave de orientação 18 inclinada para fora e acionada por mola (no suspensor da coluna de produção 40A) esteja alinhada e as molas em engate com a ranhura 65 na cabeça de poço 10. O engate entre a chave de orientação do suspensor da coluna de produção 18 e a ranhura 65 evita o movimento de rotação adicional do suspensor da coluna de produção 40A e fixa a orientação do suspensor da coluna de produção 40A em relação à orientação conhecida da cabeça de poço 10. Em algumas formas de realização, o comprimento axial da chave de orientação do suspensor da coluna de produção 18 e da ranhura 65 na cabeça de poço podem ser aproximadamente iguais, de modo a definir efetivamente a posição vertical do suspensor da coluna de produção 40A dentro do poço. Em outros casos, a ranhura 65 pode ser aberta em seu topo ou pode ter um comprimento a xial maior do que aquele da chave de orientação 18.

[044] As Figuras 16-17 representam ainda outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar passivamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina. Nesta forma de realização ilustrativa, a cabeça de poço 10 não será orientada para o layout de campo antes da instalação do suspensor da coluna de produção na cabeça de poço 10. A Figura 16 representa um aparelho 3 onde uma fenda ou ranhura helicoidal 80 foi formada no interior do suspensor de revestimento superior 11 dentro da cabeça de poço

10. A ranhura 80 termina em uma fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81. Encontra-se representado também na Figura 16 um sistema sensor externo 83 esquematicamente representado (descrito detalhadamente abaixo) que é adaptado para detectar a localização e orientação da fenda de orientação 81 após o suspensor de revestimento 11 ter sido posicionado e travado dentro da cabeça de poço 10. O sistema sensor externo 83 é adaptado para detectar a localização da fenda de orientação 81 através da parede da cabeça de poço 10 e do tubo condutor 85 ilustrativo, bem como quaisquer outros materiais ou estruturas posicionadas entre o sistema sensor 83 e a fenda de orientação 81.

Em uma forma de realização ilustrativa, o sistema sensor 83 pode se estender ao redor de todo o perímetro da cabeça de poço 10, ou pode ser posicionado apenas em torno de porções do perímetro da cabeça de poço 10. O sistema sensor 83 pode assumir a forma de um anel substancialmente contínuo composto por uma pluralidade de sensores ou uma pluralidade de segmentos de anel parciais posicionados em torno da parte externa da cabeça de poço 10 ou do tubo condutor 85 (isto é, o arranjo representado na Figura 16). Ainda em outra forma de realização, o sistema sensor 83 pode não estar fisicamente ligado a qualquer uma das estruturas que compõem o poço completo. Em vez disso, em uma forma de realização ilustrativa, o sistema sensor 83 pode ser um sistema fisicamente separado que é adaptado para ser movido ao redor da parte externa da estrutura geral da cabeça de poço por um ROV de modo a localizar a fenda de orientação 81 dentro do suspensor de revestimento 11. Uma vez que a orientação ou direção instalada da fenda de orientação 81 é determinada usando o sistema sensor 83, o sistema sensor 83 pode ser recuperado até a superfície pelo meio do ROV.

[045] Com referência à Figura 17, nesta forma de realização, o suspensor da coluna de produção 40 compreende uma chave fixa 69 que é adaptada para engatar na ranhura helicoidal 80 quando o suspensor da coluna de produção está posicionado na cabeça de poço 10 e assenta no suspensor de revestimento 11. Quanto maior o "peso" aplicado ao suspensor da coluna de produção 40, ele se move ainda mais para baixo dentro do suspensor de revestimento 11. Devido à interação entre a ranhura helicoidal 80 e a chave fixa 69, o suspensor da coluna de produção 40 autogira até o momento em que a chave fixa 69 está alinhada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40 assente na superfície 11A do suspensor de revestimento 11. Nesta posição, a chave fixa 69 está em sua posição final dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81. Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada do suspensor de revestimento 11. Em uma forma de realização ilustrativa, a fenda ou ranhura helicoidal 80 pode ser formada em um ângulo em relação a horizontal de cerca de 20-45 graus e, em um exemplo particular, cerca de 26 graus. Após uma leitura completa do presente pedido, aqueles técnicos no assunto compreenderão que a ranhura helicoidal 80 e a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81 podem ser igualmente formados na superfície externa do suspensor da coluna de produção 40 e a chave fixa 69 pode ser posicionada na superfície interna do suspensor de revestimento 11.

[046] Com referência às Figuras 12 e 16-17, será descrito um método ilustrativo para orientar passivamente uma saída de produção de uma árvore de produção submarina usando esta forma de realização. Nesta forma de realização, o tubo condutor 85 e a cabeça de poço 10 são instalados no leito submarino 75 sem levar em consideração a orientação do tubo condutor 85 ou da cabeça de poço 10. Depois disso, um BOP (não mostrado) é instalado na cabeça de poço

10. Então, um primeiro suspensor de revestimento (não mostrado) é instalado na cabeça de poço sem levar em consideração a sua orientação. Depois disso, o segundo ou suspensor de revestimento mais superior 11 é posicionado dentro da cabeça de poço 10. O top drive 70 é então acionado de modo a girar o suspensor de revestimento 11 até o momento em que o sistema sensor 83 determina que a fenda de orientação 81 no suspensor de revestimento 11 está na orientação ou direção alvo desejada. Nesse ponto, o suspensor de revestimento 11 é travado na posição dentro da cabeça de poço 10, de modo a definir a orientação instalada do suspensor de revestimento 11, incluindo a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81, em relação ao sistema de referência geral para o campo em desenvolvimento. A orientação instalada do suspensor de revestimento 11 pode então ser registrada. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40 é acoplado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (não mostrada) e move para a cabeça de poço 10 em que, em uma forma de realização, a chave fixa 69 no suspensor da coluna de produção 40 engata na fenda ou ranhura helicoidal 80 definida no revestimento suspensor

11. Conforme observado acima, à medida que o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo no suspensor de revestimento 11, devido à interação entre a ranhura helicoidal 80 e a chave fixa 69, o suspensor da coluna de produção 40 autogira até o momento em que a chave fixa 69 esteja alinhada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40 se move ainda mais para baixo até o momento em que assenta no suspensor de revestimento 11 e a chave fixa 69 está em sua posição final dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 61. Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada do suspensor de revestimento 11. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40 é travado na posição. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção pode ser destravada do suspensor da coluna de produção 40 e recuperada até a superfície. Em seguida, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40 de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[047] Em outra forma de realização, um suspensor da coluna de produção 40A (semelhante ao representado na Figura 13) pode ser empregado com o equipamento mostrado nas Figuras 16-17. Como observado acima, o suspensor da coluna de produção 40A compreende uma pluralidade das fendas de orientação 17 descritas acima (que agora são as fendas de orientação do suspensor da coluna de produção) que são formadas no corpo do suspensor da coluna de produção 40A em torno de todo o perímetro externo do suspensor da coluna de produção 40A. Neste exemplo, cada uma das ranhuras 17 é adaptada para receber uma chave fixa 69 (não mostrada na Figura 13). Neste exemplo, a fenda ou ranhura helicoidal 80 descrita acima foi formada no interior do suspensor de revestimento superior 11 dentro da cabeça de poço 10 e a fenda ou ranhura helicoidal 80 termina em uma fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81.

[048] Um método ilustrativo de usar o suspensor da coluna de produção 40A com fenda ou ranhura helicoidal 80 formada no interior do suspensor de revestimento superior 11 envolve as seguintes etapas. Inicialmente, a cabeça de poço 10 (isto é, alojamento de alta pressão) pode ser assentada e travada dentro do tubo condutor 85, sem levar em consideração a orientação da cabeça de poço

10. Subsequentemente, o suspensor de revestimento 11 pode ser assentado e travado dentro da cabeça de poço 10 sem levar em consideração à orientação do suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a orientação ou direção instalada da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81 é medida ou determinada utilizando-se qualquer uma de uma variedade de técnicas diferentes. Com a orientação instalada da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81 no revestimento 11 agora conhecida, a chave fixa 69 pode ser posicionada em uma das fendas de orientação do suspensor da coluna de produção 17 no suspensor da coluna de produção 40A enquanto o suspensor da coluna de produção 40A está na superfície de um navio ou plataforma, isto é, antes de mover o suspensor da coluna de produção 40A para o poço. Como dito antes, a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção precisa 17 selecionada para inserção da chave fixa 69 será determinada de modo que, quando a chave fixa 69 no suspensor da coluna de produção 40A estiver engatada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81 no revestimento 11, o suspensor da coluna de produção 40A será orientado radialmente em uma posição desejada de tal modo que, quando a árvore de produção estiver acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A, a saída de produção da árvore de produção será orientada na orientação alvo desejada para a saída de produção.

[049] O suspensor da coluna de produção 40A é fixado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção e se move para o poço através do BOP. Conforme o suspensor da coluna de produção 40A se move mais para baixo dentro do suspensor de revestimento 11, devido à interação entre a ranhura helicoidal 80 e a chave fixa 69, o suspensor da coluna de produção 40A autogira até um momento em que a chave fixa 69 esteja alinhada com a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção 81. Nesse momento, o suspensor da coluna de produção 40A se move ainda mais para baixo até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40A assente na superfície 11A do suspensor de revestimento 11. Nesta posição, a chave fixa 69 está em sua posição final dentro da fenda de orientação do suspensor da coluna de produção

81. Nesse ponto, a orientação do suspensor da coluna de produção 40A é fixada em relação à orientação instalada do suspensor de revestimento 11.

[050] As Figuras 18-19 representam outros novos sistemas, dispositivos e métodos para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina. Nesta forma de realização ilustrativa, a cabeça de poço 10 não será orientada para o layout de campo antes da instalação do suspensor da coluna de produção na cabeça de poço 10. As Figuras 18-19 representam um aparelho 4 onde uma ranhura orientada verticalmente 95 foi formada no interior do suspensor de revestimento 11. Em uma forma de realização ilustrativa, a ranhura 95 pode ser formada de modo que seu eixo longo seja substancialmente normal ou perpendicular a horizontal.

Neste exemplo, a extremidade superior da ranhura 95 está aberta.

Encontra-se representado também na Figura 18 o sistema sensor externo 83 (mencionado acima e discutido detalhadamente abaixo) que é adaptado para detectar a localização e orientação da ranhura de orientação 95 após o suspensor de revestimento 11 ter sido posicionado e travado dentro da cabeça de poço 10. Nesta forma de realização, o suspensor da coluna de produção 40 compreende uma chave fixa 69 que é adaptada para engatar na ranhura 95 quando o suspensor da coluna de produção 40 está posicionado na cabeça de poço 10. Conforme o suspensor da coluna de produção 40 é posicionado dentro da cabeça de poço 10, o suspensor da coluna de produção

40 assenta no suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção gira o suspensor da coluna de produção 40 até um momento em que a chave fixa 69 esteja alinhada com a ranhura 95. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40 é abaixado ainda mais no poço onde a chave 69 permanece posicionada dentro da ranhura 95 à medida que o suspensor da coluna de produção 40 é abaixado para dentro do poço.

Nesta posição, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10 e do suspensor de revestimento 11. Após uma leitura completa do presente pedido, aqueles técnicos no assunto compreenderão que a ranhura 95 poderia ser igualmente formada na superfície externa do suspensor da coluna de produção 40 e a chave 69 poderia ser posicionada na superfície interna da cabeça de poço 10. Em outra forma de realização ilustrativa, onde o suspensor da coluna de produção de produção não é movido para o poço imediatamente após o revestimento 11 ser ajustado no poço, a orientação do suspensor de revestimento 11 pode ser alcançada utilizando-se uma ferramenta que é colocada no poço após o BOP ser removido. Ainda em outra forma de realização, a chave fixa 69 pode ser substituída por um pino acionado por mola 62.

[051] Com referência às Figuras 12 e 18-19, um método ilustrativo para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina usando esta forma de realização será descrito. Inicialmente, o tubo condutor 85 e a cabeça de poço 10 são instalados no leito submarino 75 sem levar em consideração a orientação do tubo condutor 85 ou da cabeça de poço 10. Depois disso, um BOP (não mostrado) é instalado na cabeça de poço 10. Então, um primeiro suspensor de revestimento (não mostrado) é instalado na cabeça de poço sem considerar a sua orientação. Depois disso, o segundo ou suspensor de revestimento mais superior 11 é posicionado dentro da cabeça de poço 10. O top drive 70 é então acionado de modo a girar o suspensor de revestimento 11 até um momento em que o sistema sensor 83 determine que a ranhura 95 no suspensor de revestimento 11 está na orientação ou direção alvo desejada. Nesse ponto, o suspensor de revestimento 11 é travado na posição dentro da cabeça de poço 10, de modo a definir a orientação instalada do suspensor de revestimento 11, incluindo a ranhura 95, em relação ao sistema de referência geral para o campo em desenvolvimento. A orientação instalada do suspensor de revestimento 11 pode então ser registrada. Em seguida, o suspensor da coluna de produção 40 é acoplado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (não mostrada) e move para a cabeça de poço 10 até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40 assente no suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção gira o suspensor da coluna de produção 40 até um momento em que a chave fixa 69 no suspensor da coluna de produção 40 esteja alinhada e engate com a ranhura 95, evitando, assim, a rotação adicional do suspensor da coluna de produção 40. Nesta posição, a orientação do suspensor da coluna de produção 40 é fixada em relação à orientação instalada da cabeça de poço 10.

Em seguida, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40 de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[052] Em outra forma de realização, um suspensor da coluna de produção 40A (semelhante ao representado na Figura 13) pode ser empregado com o equipamento mostrado nas Figuras 18-19. Como observado acima, o suspensor da coluna de produção 40A compreende uma pluralidade das fendas de orientação acima descritas 17 (que agora são fendas de orientação do suspensor da coluna de produção) que são formadas no corpo do suspensor da coluna de produção 40A em torno de todo o perímetro externo do suspensor da coluna de produção 40A. Neste exemplo, cada uma das ranhuras 17 é adaptada para receber uma chave fixa 69 (não mostrada na Figura 13). Neste exemplo, a ranhura orientada verticalmente descrita acima 95 foi formada no interior do suspensor de revestimento 11.

[053] Com referência às Figuras 12 e 18-19, um método ilustrativo para orientar uma saída de produção de uma árvore de produção submarina usando esta forma de realização será descrito. Inicialmente, o tubo condutor 85 e a cabeça de poço 10 são instalados no leito submarino 75 sem levar em consideração a orientação do tubo condutor 85 ou da cabeça de poço 10. Depois disso, um BOP (não mostrado) é instalado na cabeça de poço 10. Subsequentemente, o suspensor de revestimento 11 pode ser assentado e travado dentro da cabeça de poço 10 sem levar em consideração à orientação do suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a orientação ou direção instalada da ranhura 95 é medida ou determinada utilizando-se qualquer uma de uma variedade de técnicas diferentes. Com a orientação instalada da ranhura 95 no suspensor de revestimento 11 agora conhecida, a chave fixa 69 pode ser posicionada em uma das fendas de orientação do suspensor da coluna de produção 17 no suspensor da coluna de produção 40A enquanto o suspensor da coluna de produção 40A está na superfície de um navio ou plataforma, isto é, antes de mover o suspensor da coluna de produção 40A para o poço. Como dito antes, a fenda de orientação do suspensor da coluna de produção precisa 17 selecionada para a inserção da chave fixa 69 será determinada de modo que, quando a chave fixa 69 no suspensor da coluna de produção 40A estiver engatada na ranhura 95 no suspensor de revestimento 11, o suspensor da coluna de produção 40A será orientado radialmente em uma posição desejada de tal modo que, quando a árvore de produção estiver acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A, a saída de produção da árvore de produção será orientada na orientação alvo desejada para a saída de produção.

[054] Em seguida, o suspensor da coluna de produção 40A é acoplado a uma ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção (não mostrada) e desce para dentro da cabeça de poço 10 até um momento em que o suspensor da coluna de produção 40A assente no suspensor de revestimento 11. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção gira o suspensor da coluna de produção 40A até um momento em que a chave fixa 69 no suspensor da coluna de produção 40A esteja alinhada e engate na ranhura 95. Nesse ponto, o suspensor da coluna de produção 40A é baixado ainda mais para dentro do poço. O engate entre a chave fixa 69 e a ranhura 95 impede a rotação adicional do suspensor da coluna de produção 40A em relação ao suspensor de revestimento 11. Nesta posição, a orientação do suspensor da coluna de produção 40A é fixada em relação à orientação instalada da ranhura 95 no suspensor de revestimento 11. Depois disso, o suspensor da coluna de produção 40A é travado na posição. Nesse ponto, a ferramenta de instalação do suspensor da coluna de produção pode ser destravada do suspensor da coluna de produção 40A e recuperada até a superfície. Então, o BOP pode ser recuperado e uma árvore de produção pode ser instalada na cabeça de poço 10 e acoplada ao suspensor da coluna de produção 40A de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção em uma orientação alvo desejada em relação ao campo.

[055] As formas de realização específicas divulgadas acima são apenas ilustrativas, pois a matéria divulgada pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes, mas equivalentes, aparentes para aqueles técnicos no assunto tendo o benefício dos ensinamentos deste documento. Por exemplo, as etapas do processo estabelecidas acima podem ser realizadas em uma ordem diferente. Além disso, nenhuma limitação se destina aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, exceto conforme descrito nas reivindicações abaixo. É, portanto, evidente que as formas de realização particulares divulgadas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas essas variações são consideradas como estando dentro do escopo e do espírito da matéria reivindicada. Observe que o uso de termos, como "primeiro", "segundo", "terceiro" ou "quarto" para descrever vários processos ou estruturas neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, é usado apenas como uma referência abreviada para tais etapas/ estruturas e não implica necessariamente que tais etapas/ estruturas sejam realizadas/ formadas nessa sequência ordenada. Obviamente, dependendo da linguagem exata da reivindicação, uma sequência ordenada de tais processos pode ser ou não necessária. Consequentemente, a proteção pleiteada neste documento é tal como estabelecida nas reivindicações abaixo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho CARACTERIZADO por compreender: uma estrutura em hélice (20) que compreende: pelo menos uma superfície helicoidal (15); uma pluralidade de fendas de orientação (17) posicionadas em torno de um perímetro da estrutura em hélice, cada uma das fendas de orientação (17) estando adaptada para receber uma chave de orientação (18); uma fenda de orientação de componente (21) posicionada adjacentemente a uma extremidade inferior da pelo menos uma superfície helicoidal (15); e um recesso inferior roscado (43); e uma porca roscada ajustável (30) que é adaptada para ser posicionada pelo menos parcialmente no recesso inferior e acoplada por rosca ao recesso inferior roscado (43).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda uma outra superfície helicoidal (15), em que uma extremidade superior da pelo menos uma superfície helicoidal (15) e uma extremidade superior da outra superfície helicoidal (15) se encontram em um ápice (15A) e em que a fenda de orientação de componente (21) está posicionada adjacentemente a uma extremidade inferior da outra superfície helicoidal (15).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda pelo menos uma chave de ajuste de altura inclinada para fora e acionada por mola (23) que é adaptada para engatar em uma ranhura (25) formada em uma cabeça de poço (10) quando a estrutura em hélice (20) está em uma localização vertical desejada dentro da cabeça de poço (10).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda uma superfície de assentamento de componente (22) que está posicionada verticalmente acima de pelo menos uma porção da porca roscada ajustável (30).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de fendas de orientação (17) está igualmente afastada umas das outras.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a chave de orientação (18) é uma chave inclinada para fora e acionada por mola.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porca roscada ajustável (30) é uma porca roscada ajustável externamente e o recesso inferior roscado (43) é um recesso inferior roscado internamente.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda uma pluralidade de fendas de ferramenta (16) que se estendem para dentro de uma superfície interna da estrutura em hélice (20), em que as fendas de ferramenta (16) são adaptadas para serem engatadas por uma ferramenta de instalação de modo a permitir que o aparelho seja movido a um poço.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda um componente que compreende uma chave de orientação de componente (31), em que o componente é adaptado para assentar na estrutura em hélice (20) e a chave de orientação de componente (31) é adaptada para ser posicionada na fenda de orientação de componente (21).

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente é um suspensor da coluna de produção (40).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porca roscada ajustável (30) compreende ainda uma superfície de assentamento inferior (44) que é adaptada para engatar em uma estrutura previamente posicionada em uma cabeça de poço (10).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura previamente posicionada em uma cabeça de poço (10) compreende um de um suspensor de revestimento (11) ou uma bucha.

13. Método CARACTERIZADO por compreender: posicionar um aparelho (1) em uma estrutura previamente posicionada em uma cabeça de poço (10), o aparelho (1) compreendendo: uma estrutura em hélice (20) compreendendo: uma pluralidade de fendas de orientação (17) posicionadas em torno de um perímetro da estrutura em hélice (20); uma chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola (18) posicionada em uma das fendas de orientação (17); e um recesso inferior roscado (43); e uma porca roscada ajustável (30) que é posicionada pelo menos parcialmente no recesso inferior e acoplada por rosca ao recesso inferior roscado (43); girar o aparelho (1) até que a chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola (18) engate em um recesso de orientação (13) formado em uma superfície interna da cabeça de poço (10), evitando, assim, uma rotação relativa adicional entre a estrutura em hélice (20) e a cabeça de poço (10); e girar a porca roscada ajustável (30) em relação à estrutura em hélice (20) de modo a fazer com que a estrutura em hélice (20) se eleve verticalmente dentro da cabeça de poço (10) até que a estrutura em hélice seja posicionada em uma localização vertical desejada dentro da cabeça de poço (10).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a porca roscada ajustável (30) compreende ainda uma superfície de assentamento inferior (44) e em que o posicionamento do aparelho (1) compreende assentar a superfície de assentamento inferior (44) sobre uma superfície superior da estrutura previamente posicionada na cabeça de poço (10).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura previamente posicionada em uma cabeça de poço (10) compreende um de um suspensor de revestimento (11) ou uma bucha.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda uma pluralidade de fendas de ferramenta (16) que se estendem para dentro de uma superfície interna da estrutura em hélice (20), em que o assentamento do aparelho (1) compreende fixar uma ferramenta de instalação às fendas de ferramenta (16) de modo a permitir que o aparelho (1) seja movido para a cabeça de poço (10).

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a porca roscada ajustável (30) compreende ainda uma pluralidade de fendas de ferramenta (24) formadas em uma superfície interna da porca roscada ajustável (30), em que girar a porca roscada ajustável (30) compreende o posicionamento de uma ferramenta dentro da cabeça de poço (10) que engata nas fendas de ferramenta (24) e a rotação da ferramenta de modo a girar a porca roscada ajustável (30) em relação à estrutura em hélice (20).

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda pelo menos uma chave de ajuste de altura inclinada para fora e acionada por mola (23) e em que a porca roscada (3) é girada para elevar a estrutura em hélice (20) a uma localização em que a pelo menos uma chave de ajuste de altura inclinada para fora e acionada por mola (23) engata em uma ranhura (25) formada na cabeça de poço (10) quando a estrutura em hélice (20) está na localização vertical desejada no interior da cabeça de poço (10).

19. Método ou reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda pelo menos uma superfície helicoidal (15) e uma fenda de orientação de componente (21) posicionada adjacentemente a uma extremidade inferior da pelo menos uma superfície helicoidal (15), em que o método compreende ainda assentar um componente compreendendo uma chave de orientação de componente (31) na estrutura em hélice (20) ao abaixar o componente para fazer com que a chave de orientação de componente (31) engate na pelo menos uma superfície helicoidal (15) e gire o componente até que a chave de orientação de componente (31) seja posicionada na fenda de orientação de componente (21).

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente é um suspensor da coluna de produção (40).

21. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura em hélice (20) compreende ainda uma superfície de assentamento de componente (22) que está posicionada verticalmente acima de pelo menos uma porção da porca roscada ajustável (30) e em que o assentamento do componente na estrutura em hélice (20) compreende o assentamento do componente na superfície de assentamento de componente (22).

22. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de fendas de orientação (17) está igualmente afastada umas das outras.

23. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a chave de orientação inclinada para fora e acionada por mola (18) está posicionada em uma das fendas de orientação (17) antes de o aparelho descer na cabeça de poço (10).

24. Aparelho CARACTERIZADO por compreender: um suspensor da coluna de produção (40A) compreendendo um corpo (40X) e um orifício (41) que se estende através do corpo; uma pluralidade de fendas de orientação (17) posicionadas em torno de um perímetro externo do corpo (40X); e uma chave de orientação (18, 69) posicionada em uma das fendas de orientação (17).

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO por compreender ainda uma cabeça de poço (10), a cabeça de poço (10) compreendendo uma ranhura helicoidal (60) formada em uma superfície interna da cabeça de poço (10) e uma fenda de orientação (61) posicionada em uma parte inferior da ranhura helicoidal (60), em que a chave de orientação (18, 69) é adaptada para engatar na ranhura helicoidal (60) e ser posicionada na fenda de orientação (61).

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO por compreender ainda uma cabeça de poço (10), a cabeça de poço (10) compreendendo ranhura orientada verticalmente (65) formada em uma superfície interna da cabeça de poço (10), em que a chave de orientação (18, 69) é adaptada para engatar na ranhura orientada verticalmente (65).

27. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO por compreender ainda um suspensor de revestimento (11), o suspensor de revestimento (11) compreendendo uma ranhura helicoidal (80) formada em uma superfície interna do suspensor de revestimento (11) e uma fenda de orientação

(81) posicionada em uma parte inferior da ranhura helicoidal (80), em que a chave de orientação (18, 69) é adaptada para engatar na ranhura helicoidal (80) e ser posicionada na fenda de orientação (81).

28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO por compreender ainda um suspensor de revestimento (11), o suspensor de revestimento (11) compreendendo uma ranhura orientada verticalmente (95) formada em uma superfície interna do suspensor de revestimento (11), em que a chave de orientação (18, 69) é adaptada para engatar na ranhura orientada verticalmente (95).

29. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO por compreender ainda uma porca ajustável (39) que é acoplada por rosca ao exterior do corpo (40X) do suspensor da coluna de produção (40A), a porca ajustável (39) tendo uma superfície inferior (39A) que é adaptada para assentar em um componente previamente posicionado na cabeça de poço (10).

30. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de fendas de orientação (17) está igualmente espaçada uma da outra em torno de um perímetro do corpo.

31. Método CARACTERIZADO por compreender: instalar uma cabeça de poço (10) em um tubo condutor (85) sem levar em consideração uma orientação da cabeça de poço em relação a um sistema de referência de um campo de produção submarino, a cabeça de poço (10) compreendendo uma ranhura de orientação (61, 65) formada em uma superfície interna da cabeça de poço; após a instalação da cabeça de poço (10) no tubo condutor (85), determinar uma orientação instalada da cabeça de poço (10) em relação ao sistema de referência do campo de produção submarino;

com um suspensor da coluna de produção (40A) em uma localização de superfície, inserir uma chave de orientação do suspensor da coluna de produção (18, 69) em uma de uma pluralidade de fendas de orientação do suspensor da coluna de produção (17) formada em torno de um perímetro externo de um corpo do suspensor da coluna de produção (40A), em que, quando o suspensor da coluna de produção (40A) é assentado na cabeça de poço (10), o suspensor da coluna de produção (40A) será orientado de tal forma que, quando uma árvore de produção for acoplada ao suspensor da coluna de produção (40A), uma saída de produção da árvore de produção será orientada em uma orientação alvo desejada para a saída de produção em relação ao sistema de referência do campo de produção submarino; mover o suspensor da coluna de produção (40A) com a chave de orientação do suspensor da coluna de produção (18, 69) posicionada na cabeça de poço (10) até que a chave de orientação do suspensor da coluna de produção (18, 69) se registre na ranhura de orientação (61, 65), fixando, desse modo, a orientação do suspensor da coluna de produção (40A) em relação à orientação instalada da cabeça de poço (10); e acoplar operativamente a árvore de produção ao suspensor da coluna de produção (40A) de modo a posicionar a saída de produção da árvore de produção na orientação alvo desejada para a saída de produção em relação ao sistema de referência do campo de produção submarino.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de uma orientação instalada da cabeça de poço (10)

compreende usar um ROV para observar visualmente uma orientação de uma marcação externa (45) localizada no exterior da cabeça de poço (10).

33. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de uma orientação instalada da cabeça de poço (10) compreende determinar uma orientação da ranhura de orientação (61, 65).

34. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de uma orientação instalada da cabeça de poço (10) compreende acionar um sistema sensor externo (83) para determinar a orientação instalada da cabeça de poço (10).

35. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO por compreender ainda a rotação de uma porca ajustável (39) que é acoplada por rosca ao corpo do suporte de coluna, de modo a fixar uma distância vertical entre uma superfície inferior (39A) da porca ajustável (39) e a chave de orientação (18, 69).

36. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de fendas de orientação (17) está igualmente espaçada uma da outra.