BR112021008508A2 - montagem de chave com sensores de posição de porta - Google Patents

Abstract

MONTAGEM DE CHAVE COM SENSORES DE POSIÇÃO DE PORTA. A presente divulgação se refere, de modo geral, a uma montagem de chave tendo sensores de posição para controlar a sequência de abertura e fechamento da porta. A montagem de chave inclui uma seção posterior, uma seção externa da porta acoplada de forma móvel à seção posterior, um primeiro atuador configurado para mover a seção externa da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada, uma seção interna da porta acoplada de forma móvel à seção posterior, um segundo atuador configurado para mover a seção interna da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada, um primeiro sensor posicionado para medir uma posição da seção externa da porta; e um segundo sensor posicionado para medir uma posição da seção interna da porta.

Description

MONTAGEM DE CHAVE COM SENSORES DE POSIÇÃO DE PORTA REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS CORRELATOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório US número de série 62/755.019, depositado em 2 de novembro de 2018, que é incorporado ao presente documento como referência.

ANTECEDENTES DA DIVULGAÇÃO CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[002] A presente divulgação geralmente se refere aos métodos e aparelhos para construir e romper conexões tubulares. Mais particularmente, as modalidades da presente divulgação se referem à montagem de chave com sensores de posição de porta e métodos para sequenciar seções da porta na montagem de chave.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA

[003] A construção de poços de petróleo ou gás geralmente requer a fabricação de longas colunas tubulares que constituem o revestimento, risers, tubos de perfuração ou outros tubos. Devido ao comprimento dessas colunas, seções ou suportes de tubulares são progressivamente adicionados ou removidos das colunas tubulares à medida que são abaixadas ou levantadas de uma plataforma de perfuração. Uma montagem de chave é comumente usada para construir ou romper juntas nas colunas tubulares.

[004] Uma montagem de chave geralmente inclui uma chave pneumática e uma chave reserva. Cada chave pneumática e chave reserva inclui portas sobrepostas. Durante a operação, as portas sobrepostas abrem e fecham sequencialmente para receber ou liberar tubulares da chave pneumática e da chave reserva. Convencionalmente, a abertura e o fechamento das portas sobrepostas são controlados por meio de um bloco de sequenciamento hidráulico. O sincronismo das portas sobrepostas é definido ajustando as válvulas hidráulicas no bloco de sequenciamento hidráulico. Como as unidades de energia hidráulica usadas no campo variam umas das outras, as válvulas no bloco de sequenciamento hidráulico devem ser ajustadas enquanto no campo. O ajuste é demorado. Além disso, uma vez que as válvulas no bloco de sequenciamento são controladas usando pressões limite, folgas suficientes são incluídas na configuração das pressões limite para evitar que as portas sobrepostas colidam umas com as outras durante a operação, o que retarda a abertura e o fechamento das portas sobrepostas.

[005] Portanto, há uma necessidade de uma montagem de chave com controle de porta aprimorado.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[006] A presente divulgação se refere, de modo geral, a montagem de chave tendo sensores de posição para controlar a sequência de abertura e fechamento da porta.

[007] Uma modalidade fornece uma montagem de chave, compreendendo uma seção posterior, uma seção externa da porta acoplada de forma móvel à seção posterior, um primeiro atuador configurado para mover a seção externa da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada, uma seção interna da porta acoplada de forma móvel à seção posterior, um segundo atuador configurado para mover a seção interna da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada, um primeiro sensor posicionado para medir uma posição da seção externa da porta; e um segundo sensor posicionado para medir uma posição da seção interna da porta.

[008] Outra modalidade fornece um método para operar uma montagem de chave, compreendendo mover uma seção externa da porta de uma posição fechada para uma posição aberta, enquanto monitora um primeiro sensor de posição configurado para medir uma posição da seção externa da porta e mover a seção interna da porta de uma posição fechada, em direção à posição aberta, quando uma medição do primeiro sensor de posição atinge um valor limite de abertura da porta.

[009] Outra modalidade fornece uma montagem de chave compreendendo uma chave pneumática e uma chave reserva. A chave pneumática inclui um primeiro quadro tendo uma primeira seção da porta e uma segunda seção da porta, em que a primeira seção da porta e a segunda seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada, um primeiro sensor configurado para medir uma posição da primeira seção da porta e um segundo sensor configurado para medir uma posição da segunda seção da porta. A chave reserva inclui um segundo quadro tendo uma terceira seção da porta e uma quarta seção da porta, em que a terceira seção da porta e a quarta seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada, um terceiro sensor configurado para medir uma posição da terceira seção da porta e um quarto sensor configurado para medir uma posição da quarta seção da porta. A montagem de chave inclui adicionalmente, um controlador conectado ao primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores e configurado para abrir e fechar a chave pneumática e a chave reserva de acordo com as medições do primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] Uma descrição mais específica da divulgação, brevemente resumida acima, pode ser feita com referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos anexos, de modo que a maneira pela qual as características citadas acima da presente divulgação possam ser entendidas em detalhes. No entanto, deve ser observado que os desenhos anexos ilustram apenas modalidades típicas desta divulgação e, portanto, não devem ser considerados limitantes de seu escopo, pois a divulgação pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.

[0011] As Figuras 1A-1C ilustram uma montagem de chave. A Figura 1A é uma vista em perspectiva da montagem de chave de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0012] A Figura 1B ilustra uma seção transversal de um atuador com uma modalidade exemplar de um sensor integrado. O atuador é usado para abrir ou fechar uma seção da porta de uma chave da montagem de chave.

[0013] A Figura 1C é uma vista ampliada de um atuador de acordo com outra modalidade da presente divulgação, com um sensor fixado ao atuador. O atuador é usado para abrir ou fechar uma seção da porta de uma chave da montagem de chave.

[0014] A Figura 2 é uma vista plana esquemática de um sistema de controle de porta de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0015] As Figuras 3A-3F ilustram uma sequência de abertura da porta e uma sequência de fechamento da porta de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0016] A Figura 4 ilustra a montagem de chave com uma chave pneumática aberta e uma chave reserva aberta.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0017] A presente divulgação geralmente se refere à montagem de chave para construir e romper uma conexão tubular, como uma conexão entre dois tubulares em uma coluna tubular. As colunas tubulares podem ser feitas de tubulares que formam risers, revestimentos, tubos de perfuração ou outros tubos em poços de petróleo e gás. As modalidades da presente divulgação se referem à montagem de chave, incluindo uma chave pneumática, uma chave reserva e um sistema de controle de porta. O sistema de controle de porta inclui um sensor de posição acoplado à uma ou mais seções da porta.

[0018] A Figura 1A ilustra uma montagem de chave 100 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A montagem de chave 100 inclui uma chave pneumática 102 e uma chave reserva 104. A chave pneumática 102 e a chave reserva 104 são conectadas por um montagem de transferência de carga 106. A Figura 1A ilustra a chave pneumática 102 e a chave reserva 104 em uma posição fechada.

[0019] Em algumas modalidades, a chave pneumática 102 inclui um quadro 108 com uma abertura central 110 para receber um tubular. O quadro 108 inclui duas ou mais seções móveis, uma em relação à outra, para abrir e fechar a abertura central 110. Em uma modalidade, o quadro 108 inclui uma seção externa da porta 108a, uma seção interna da porta 108b e uma seção posterior 108c. As seções interna e externa das portas 108a, 108b são conectadas à seção posterior 108c por dobradiças e articuláveis em torno da seção posterior 108c. Em uma modalidade, um primeiro atuador 109a é conectado entre a seção posterior 108c e a seção externa da porta 108a para articular a seção externa da porta 108a em relação à seção posterior 108c. Um segundo atuador 109b é conectado entre a seção posterior 108c e a seção interna da porta 108b para articular a seção interna da porta 108b em relação à seção posterior 108c.

[0020] Na modalidade mostrada na Figura 1A, o primeiro e o segundo atuadores 109a, 109b são cilindros hidráulicos. Cada um dos atuadores 109a, 109b tem uma extremidade acoplada às seções interna e externa das portas 108a, 108b, respectivamente, e outra extremidade acoplada à seção posterior 108c. Em algumas modalidades, e como mostrado na Figura 1A, o primeiro e o segundo atuadores 109a, b são posicionados de modo que a extensão do primeiro e do segundo atuadores 109a, 109b feche as seções interna e externa das portas 108a, 108b respectivamente e a retração do primeiro e segundos atuadores 109a, 109b abre as seções interna e externa das portas 108a, 108b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo atuadores 109a, b são posicionados de modo que a retração do primeiro e do segundo atuadores 109a, 109b feche as seções interna e externa das portas 108a, 108b respectivamente e a extensão do primeiro e segundo atuadores 109a, 109b abre as seções interna e externa das portas 108a, 108b, respectivamente.

[0021] Em algumas modalidades, a chave pneumática 102 inclui adicionalmente, uma trava 111 configurada para travar a primeira e a segunda seções das portas 108a, 108b em uma posição fechada. A trava 111 é mostrada na Figura 1A como destravada. Em algumas modalidades, a trava 111 está conectada à seção externa da porta 108a por uma dobradiça

160. Um atuador 113 é usado para abrir e fechar a trava

111. Em algumas modalidades, o atuador 113 é um cilindro hidráulico com uma extremidade fixada à trava 111 e outra extremidade fixada à seção da porta 108a. Em algumas modalidades, o atuador 113 está posicionado de modo que a extensão e a retração do atuador 113 abram e fechem a trava 111, respectivamente. Em algumas modalidades, e como mostrado na Figura 1A, o atuador é posicionado, de modo que a retração e a extensão do atuador 113 abram e fechem a trava 111, respectivamente. Alternativamente, a trava 111 pode ser fixada à seção interna da porta 108b.

[0022] Em algumas modalidades, a chave pneumática 102 inclui sensores posicionados para monitorar os locais das seções das portas 108a, 108b. Na modalidade mostrada na Figura 1A, um primeiro sensor 150a é usado para obter a posição da seção externa da porta 108a, em relação à seção posterior 108c e um segundo sensor 150b é usado para obter a posição da seção interna da porta 108b, em relação à seção posterior 108c.

[0023] Em algumas modalidades, o primeiro sensor 150a pode ser integrado no primeiro atuador 109a e o segundo sensor 150b pode ser integrado no segundo atuador 109b. A Figura 1B ilustra uma modalidade exemplar do segundo atuador 109b incluindo um sensor integrado exemplar 150b. Como mostrado, o segundo atuador 109b inclui um compartimento 410, uma haste de pistão 420 e o segundo sensor 150b. O compartimento 410 inclui um primeiro acoplamento 412, uma primeira porta 414 e uma segunda porta

416. O primeiro acoplamento 412 pode ser acoplado à seção posterior 108c. Uma câmara 440 está disposta no compartimento 410. A haste do pistão 420 inclui um segundo acoplamento 422, uma cabeça do pistão 424 e um furo central

428. O segundo acoplamento 422 pode ser acoplado à seção da porta 108b. A haste do pistão 420 está pelo menos parcialmente disposta no compartimento 410, com a cabeça do pistão 424 disposta na câmara 440. A cabeça do pistão 424 divide a câmara 440 em uma primeira porção de câmara 442 e uma segunda porção de câmara 444. Em algumas modalidades, pelo menos uma vedação 426 está disposta em torno da cabeça do pistão 424 para vedar contra o compartimento 410. O segundo sensor 150b inclui um eixo central 430 e uma inserção magnética 432. O eixo central 430 está parcialmente disposto no furo central 428. A inserção magnética 432 é fixada à haste do pistão 420 e pode deslizar ao longo do eixo central 430. O fluido hidráulico é introduzido na porção da primeira câmara 442, através da primeira porta 414, para estender o segundo atuador 109b, deslocando a haste do pistão 420. O fluido hidráulico é introduzido na segunda porção da câmara 444 através da segunda porta 416 para retrair o segundo atuador 109b, deslocando a haste do pistão 420. Conforme a haste do pistão 420 se move em resposta ao fluido hidráulico, a haste do pistão 420 e a inserção magnética 432 se movem em relação ao eixo central 430. Como será entendido por aqueles versados na técnica, a posição da inserção magnética 432 ao longo do eixo central 430 se correlaciona com uma posição do segundo atuador 109b e uma posição da seção da porta 108b. Assim, o segundo sensor 150b determina a posição da seção da porta 108b com base na posição da inserção magnética 432 em relação ao eixo central 430. O primeiro atuador 109a e o primeiro sensor 150a podem ser os mesmos que o segundo atuador 109b e o segundo sensor 150b.

[0024] A Figura 1C é uma vista ampliada do sensor 150b e do segundo atuador 109b de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Como mostrado na Figura 1C, o segundo sensor 150b é um transdutor de comprimento exemplar ligado ao segundo atuador 109b. Esta modalidade pode ser usada para readaptar sensores, como 150a, 150b, em uma montagem de chave existente.

[0025] Em modalidades, os sensores 150a, 150b podem ser adaptados em uma montagem de chave existente. Por exemplo, o sensor 150a pode ser adaptado no atuador 109a e o sensor 150b pode ser adaptado no atuador 109b.

[0026] Em algumas modalidades, cada um dos primeiro e segundo sensores 150a, 150b é um sensor de deslocamento posicionado para medir distâncias entre um par de pontos fixos entre a seção posterior 108c e as seções interna e externa das portas 108a, 108b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro sensor 150a e o segundo sensor 150b são ambos transdutores de comprimento fixados entre a seção posterior 108c e as seções interna e externa das portas 108a, 108b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo sensores 150a, 150b são transdutores lineares fixados aos cilindros hidráulicos 109a, 109b para medir o comprimento dos cilindros hidráulicos 109a, 109b, respectivamente. Alternativamente, o primeiro e o segundo sensores 150a, 150b podem ser quaisquer sensores adequados usados para obter posições das seções das portas 108a,

108b, por exemplo, sensores proximais, codificadores rotativos e semelhantes. Em algumas modalidades, o primeiro sensor 150a é o mesmo que o segundo sensor 150b. Em algumas modalidades, o primeiro sensor 150a é diferente do segundo sensor 150b.

[0027] Em algumas modalidades, as medições dos sensores 150a, 150b são usadas para controlar os movimentos das seções das portas 108a, 108b para evitar colisões entre as seções interna e externa das portas 108a, 108b. As medições do sensor podem ser usadas direta ou indiretamente, como por meio de uma tabela de consulta, para controlar o movimento das seções das portas 108a, 108b.

[0028] Com referência novamente à Figura 1A, em algumas modalidades, a chave pneumática 102 inclui um sensor de trava 115 configurado para medir a posição da trava 111. Em algumas modalidades, o sensor de trava 115 é um sensor de deslocamento posicionado para medir distâncias entre um par de pontos fixos entre a seção da porta 108a e a trava 111. Em algumas modalidades, o sensor de trava 115 é um transdutor de comprimento fixado entre a seção da porta 108b e a trava 111. Em algumas modalidades, o sensor de trava 115 é fixado ao cilindro hidráulico 113 para medir o comprimento do cilindro hidráulico 113. Alternativamente, o sensor de trava 115 pode ser quaisquer sensores adequados usados para obter a posição da trava 111, por exemplo, sensores proximais, codificadores rotativos e semelhantes.

[0029] Em algumas modalidades, o sensor de trava 111 é fixado ao cilindro hidráulico 113 de maneira semelhante ao sensor mostrado na Figura 1C. Em outras modalidades, o sensor de trava 115 é integrado ao cilindro hidráulico 113.

O sensor de trava 115 pode ser integrado ao cilindro hidráulico 113 de maneira semelhante ao sensor mostrado na Figura 1B. Em algumas modalidades, o sensor de trava 115 é adaptado a montagem de chave existente.

[0030] Em algumas modalidades, as medições do sensor de trava 115 são usadas para controlar os movimentos das seções interna e externa das portas 108a, 108b. A posição da trava 111 pode ser usada para controlar os movimentos das seções das portas 108a, 108b. Por exemplo, a posição da trava 111 pode ser usada para determinar se está livre para mover as seções das portas 108a, 108b. As medições do sensor podem ser usadas direta ou indiretamente, como por meio de uma tabela de pesquisa, para obter a posição da trava e/ou para controlar os movimentos da trava 111 e das seções das portas 108a, 108b.

[0031] A chave pneumática 102 inclui adicionalmente, um rotor 112 disposto no quadro 108. Em algumas modalidades, o rotor 112 é um rotor segmentado. O rotor 112 pode ser acoplado à um conjunto de motor 114. As garras 116 podem ser fixadas a um diâmetro interno do rotor 112. As garras 116 podem rotacionar com o rotor 112 para rotacionar um tubular em torno de um eixo central 101 durante a montagem e a ruptura de uma conexão tubular. As garras 116 podem se mover radialmente em relação ao quadro 108 para fixar e liberar um tubular ou para acomodar tubulares de vários diâmetros. Em uma modalidade, as garras 116 podem ser acionadas usando um circuito hidráulico.

[0032] A chave reserva 104 pode ser disposta por baixo da chave pneumática 102. A chave reserva 104 pode incluir um quadro 118 com uma abertura central 120 para receber um tubular. O quadro 118 pode incluir duas ou mais seções móveis, uma em relação à outra, para abrir e fechar a abertura central 120. Em uma modalidade, o quadro 118 inclui duas seções das portas 118a, 118b e uma seção posterior 118c. As seções das portas 118a, 118b são conectadas à seção posterior 118c por dobradiças e articuláveis em torno da seção posterior 118c. Em uma modalidade, um primeiro atuador 119a é conectado entre a seção posterior 118c e a seção externa da porta 118a para articular a seção externa da porta 118a em relação à seção posterior 118c, para abrir ou fechar a seção externa da porta 118a. Um segundo atuador 119b é conectado entre a seção posterior 118c e a seção interna da porta 118b para articular a seção interna da porta 118b em relação à seção posterior 118c, de modo a abrir ou fechar a seção interna da porta 118b.

[0033] Na modalidade mostrada na Figura 1A, o primeiro e o segundo atuadores 119a, 119b são cilindros hidráulicos. Cada um dos atuadores 119a, 119b tem uma extremidade acoplada à seção das portas externa e interna 118a, 118b, respectivamente, e outra extremidade acoplada à seção posterior 118c. Em algumas modalidades, e como mostrado na Figura 1A, o primeiro e o segundo atuadores 119a, b são posicionados de modo que a extensão do primeiro e do segundo atuadores 119a, 119b feche as seções interna e externa das portas 118a, 118b respectivamente e a retração do primeiro e segundos atuadores 119a, 119b abre as seções interna e externa das portas 118a, 118b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo atuadores 119a, b são posicionados de modo que a retração do primeiro e do segundo atuadores 119a, 119b feche as seções interna e externa das portas 118a, 118b, respectivamente, e a extensão do primeiro e do segundo atuadores 119a, 119b abre as seções interna e externa das portas 118a, 118b, respectivamente.

[0034] Em algumas modalidades, a chave reserva 104 inclui adicionalmente, uma trava 121 configurada para travar a primeira e a segunda seções 118a, 118b em uma posição fechada. Em algumas modalidades, a trava 121 é conectado à seção externa da porta 118a por uma dobradiça (não mostrada). Um atuador 123 é usado para abrir e fechar a trava 121. Em algumas modalidades, o atuador 123 é um cilindro hidráulico com uma extremidade fixada à trava 121 e outra extremidade fixada à seção da porta 118a. Em algumas modalidades, o atuador 123 está posicionado de modo que a extensão e a retração do atuador 123 abram e fechem a trava 121, respectivamente. Em algumas modalidades, o atuador 123 está posicionado de modo que a retração e a extensão do atuador 123 abram e fechem a trava 121, respectivamente. Em outras modalidades, a trava 121 é acionada por quaisquer atuadores adequados, como um motor configurado para rotacionar a trava 121 em torno de uma dobradiça para abrir e fechar a trava 121. Alternativamente, a trava 121 pode ser fixada à seção interna da porta 118b.

[0035] Em algumas modalidades, a chave reserva 104 inclui sensores posicionados para monitorar os locais das seções das portas 118a, 118b. Na modalidade mostrada na Figura 1A, um primeiro sensor 152a é usado para obter a posição da seção externa da porta 118a em relação à seção posterior 118c e um segundo sensor 152b é usado para obter a posição da seção interna da porta 118b em relação à seção posterior 118c.

[0036] Em algumas modalidades, cada um dos primeiro e segundo sensores 152a, 152b é um sensor de deslocamento posicionado para medir distâncias entre um par de pontos fixos entre a seção posterior 118c e as seções interna e externa das portas 118a, 118b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo sensores 152a, 152b são transdutores de comprimento fixados entre a seção posterior 118c e as seções interna e externa das portas 118a, 118b, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo sensores 152a, 152b são transdutores lineares fixados aos cilindros hidráulicos 119a, 119b para medir o comprimento dos cilindros hidráulicos 119a, 119b, respectivamente. Alternativamente, o primeiro e o segundo sensores 152a, 152b podem ser quaisquer sensores adequados usados para obter posições das seções das portas 118a, 118b, por exemplo, sensores proximais, codificadores rotativos e semelhantes. Em algumas modalidades, o primeiro sensor 152a é o mesmo que o segundo sensor 152b. Em algumas modalidades, o primeiro sensor 152a é diferente do segundo sensor 152b.

[0037] Em algumas modalidades, os sensores 152a, 152b são transdutores de comprimento fixados aos cilindros hidráulicos 119a, 119b de maneira semelhante ao sensor mostrado na Figura 1C. Em outras modalidades, os sensores 152a, 152b são integrados aos cilindros hidráulicos 119a, 119b. Em algumas modalidades, os sensores 152a, 152b são integrados nos cilindros hidráulicos 119a, 119b de maneira semelhante ao sensor 150b mostrado na Figura 1B.

[0038] Em algumas modalidades, as medições dos sensores 152a, 152b são usadas para controlar os movimentos das seções das portas 118a, 118b para evitar colisões entre as seções interna e externa das portas 118a, 118b. As medições do sensor podem ser usadas direta ou indiretamente, como por meio de uma tabela de consulta, para controlar o movimento das seções das portas 118a, 118b.

[0039] Em algumas modalidades, a chave reserva 104 inclui um sensor de trava 125 configurado para medir a posição da trava 121. Em algumas modalidades, o sensor de trava 125 é um sensor de rotação, como um codificador rotativo. Em outras modalidades, o sensor de trava 125 é um sensor de deslocamento posicionado para medir distâncias entre um par de pontos fixos entre a seção da porta 118a e a trava 121. Por exemplo, o sensor de trava 125 é um transdutor de comprimento fixado ao cilindro hidráulico 123 para medir o comprimento do cilindro hidráulico 123. Alternativamente, o sensor de trava 125 pode ser qualquer um dos sensores adequados usados para obter a posição da trava 121. Em algumas modalidades, o sensor de trava 125 é anexado à trava 121. Em algumas modalidades, o sensor de trava 125 é fixado a seção da porta, como a seção interna da porta 108b.

[0040] Em algumas modalidades, o atuador 123 é um cilindro hidráulico. Em algumas modalidades, o sensor de trava 125 é fixado ao cilindro hidráulico 123 de maneira semelhante ao sensor mostrado na Figura 1C. O sensor de trava 125 pode ser adaptado a montagem de chave existente. Em outras modalidades, o sensor de trava 125 é integrado ao cilindro hidráulico 123. O sensor de trava 125 pode ser integrado ao cilindro hidráulico 123 de maneira semelhante ao sensor mostrado na Figura 1B.

[0041] Em algumas modalidades, as medições do sensor de trava 125 são usadas para controlar os movimentos das seções interna e externa das portas 118a, 118b. A posição da trava 121 pode ser usada para controlar os movimentos das seções das portas 118a, 118b. Por exemplo, a posição da trava 121 pode ser usada para determinar se está livre para mover as seções das portas 118a, 118b. As medições do sensor podem ser usadas direta ou indiretamente, como por meio de uma tabela de pesquisa, para obter a posição da trava e/ou para controlar os movimentos da trava 121 e das seções das portas 118a, 118b.

[0042] A chave reserva 104 inclui adicionalmente, garras 122 fixadas à quadro 118. As garras 122 podem se mover radialmente em relação à quadro 118 para fixar e liberar um tubular ou para acomodar tubulares de vários diâmetros. Em algumas modalidades, as garras 122 podem ser acionadas usando um circuito hidráulico. O quadro 118 da chave reserva 104 pode ser acoplado de forma móvel aos membros de suporte 124. Os membros de suporte 124 são configurados para ficar em uma plataforma ou outros planos estacionários. Os membros de suporte 124 sustentam a chave reserva 104 e evitam que a chave reserva 104 rotacione durante a operação.

[0043] Em uma modalidade, a chave pneumática 102 pode incluir postes de alinhamento 127 que se estendem de um lado inferior do quadro 108. Quando a montagem de chave 100 é montada, os postes de alinhamento 127 podem ser inseridos nos membros de suporte 124 de modo que o eixo central 101 da chave pneumática 102 e o eixo central 103 da chave reserva 104 possam ser substancialmente alinhados. O diâmetro interno dos membros de suporte 124 é substancialmente maior do que o diâmetro externo dos postes de alinhamento 127, de modo que a chave pneumática 102 pode se mover em relação à chave reserva 104 dentro de uma faixa limitada sem os postes de alinhamento 127 em contato com os membros de suporte 124. Quando os postes de alinhamento 127 não contatam os membros de suporte 124, a torção e a força não são transmitidas entre os membros de suporte 124 e os postes de alinhamento 127.

[0044] A chave pneumática 102 e a chave reserva 104 são conectadas através da montagem de transferência de carga

106. A montagem de transferência de carga 106 pode incluir uma barra de torção 132 e pelo menos uma célula de carga (não mostrada).

[0045] A uma montagem de chave 100 inclui adicionalmente, um controlador 154. Os sensores 150a, 150b, 115, 152a, 152b, 125 estão conectados ao controlador 154. O controlador 154 reúne as medições dos sensores 150a, 150b, 115, 152a, 152b, 125 e gera comandos para os atuadores 109a, 109b, 113, 119a, 119b, 123 com base nas medições do sensor. Em algumas modalidades, o controlador 154 está conectado a um coletor hidráulico 156 e envia comandos ao coletor hidráulico 156. O coletor hidráulico 156 inclui válvulas 206 configuradas para conectar seletivamente uma unidade de energia hidráulica 208 aos atuadores 109a, 109b, 113, 119a, 119b, 123 da chave pneumática 102 e da chave reserva 104.

[0046] Durante uma operação, a montagem de chave 100 é primeiro movida para o local da coluna tubular a ser operada. A montagem de chave 100 pode ser movida usando uma ferramenta de manuseio aérea, um trilho na plataforma ou um dispositivo de posicionamento. As quadros 108, 118 da chave pneumática 102 e da chave reserva 104 podem estar na posição aberta para receber a coluna tubular nas aberturas 110, 120 e os eixos centrais 101, 103 da chave pneumática 102 e chave reserva 104, respectivamente, estão alinhados com o eixo longitudinal da coluna tubular. As seções das portas 108a, 108b e as seções das portas 118a, 118b são então fechadas de modo que as garras 116 e as garras 122 possam segurar a coluna tubular. Quando a montagem de chave 100 está na posição para construir ou romper uma conexão, a coluna tubular é presa pelas garras 122 da chave reserva 104 e a seção tubular a ser unida ou removida é presa pelas garras 116 da chave pneumática 102.

[0047] De acordo com as modalidades da presente divulgação, a abertura e o fechamento da porta da chave pneumática 102 e da chave reserva 104 são alcançados usando os sensores de posição de porta divulgados acima e módulos de controle em um controlador.

[0048] A Figura 2 é uma vista plana esquemática de um sistema de controle de porta 200 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de controle de porta 200 inclui o controlador 154, o coletor hidráulico 156, os atuadores 109a,b, 119a,b, 113, 123 e os sensores 150a, 150b, 115, 152a, 152b, 125. Em algumas modalidades, o controlador 154 inclui módulos de controle 202, 204 configurados para controlar uma sequência de abertura da porta e uma sequência de fechamento da porta para a chave pneumática 102 e a chave reserva 104, respectivamente. O controlador 154 está conectado aos sensores 150a, 150b, 115, 152a, 152b, 125 para receber as medições do sensor. A conexão entre o controlador 154 e os sensores 150a,b, 115, 152a,b e 125 pode ser uma conexão com fio ou uma conexão sem fio, de modo que os sensores mencionados se comuniquem com o controlador 154. A conexão entre os sensores 150a,b e o controlador 154, tal como com o módulo de controle 202, é mostrada como linha 210a,b respectivamente. A conexão entre os sensores 152,a,b e o controlador 154, como o módulo de controle 204, é mostrada como linha 212a,b, respectivamente. A conexão entre o sensor de trava 115 e o controlador 154, tal como com o módulo de controle 202, é mostrada como a linha 215. A conexão entre o sensor de trava 125 e o controlador 154, tal como com o módulo de controle 204, é mostrada como a linha 225. O controlador 154 está conectado ao coletor hidráulico 156 e a conexão é mostrada como linha 216 na Figura 1. Como mostrado na Figura 2, o coletor hidráulico 156 inclui válvulas 206a-f. O controlador 154 envia comandos para válvulas 206a-f posicionadas para conectar seletivamente os atuadores 109a, 109b, 113, 119a, 119b, 123 a unidade de energia hidráulica

208. A comunicação entre a válvula 206a e o controlador 154, tal como o módulo de controle 202, é ilustrada como linha 216a. A comunicação entre a válvula 206b e o controlador 154, como o módulo de controle 202, é ilustrada como linha 216b. A comunicação entre a válvula 206c e o controlador 154, tal como o módulo de controle 202, é ilustrada como linha 216c. A comunicação entre a válvula

206d e o controlador 154, como o módulo de controle 204, é ilustrada como linha 216d. A comunicação entre a válvula 206e e o controlador 154, como o módulo de controle 204 é ilustrada como linha 216e. A comunicação entre a válvula 206f e o controlador 154, como o módulo de controle 204, é ilustrada como linha 216f.

[0049] Conforme mostrado na Figura 2, o módulo de controle 202 controla a abertura e o fechamento das seções das portas 108a, 108b da chave pneumática 102. O módulo de controle 202 está operacionalmente acoplado às válvulas 206a-c e aos sensores 150a, 150b e 115. O módulo de controle 202 pode comandar a válvula 206a para acionar o atuador 119a para abrir ou fechar a seção da porta 108a. A atuação do atuador 109a para abrir ou fechar a seção da porta 108a é ilustrada como linha 209a. O módulo de controle 204 pode comandar a válvula 206b para acionar o atuador 109b para abrir ou fechar a seção da porta 108b. A atuação do atuador 109b para abrir ou fechar a seção da porta 108b é ilustrada como linha 209b. O módulo de controle 202 pode comandar a válvula 206c para acionar o atuador 113 para abrir (destravar) ou fechar (travar) a trava 111. A atuação do atuador 113 para abrir ou fechar a trava 111 é ilustrada como linha 213. O módulo de controle 202 monitora as medições do sensor dos sensores 150a, 150b e do sensor de trava 115 e usa as medições do sensor para determinar as posições das seções das portas 108a, 108b e da trava 111 na chave pneumática 102. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 determina as posições das seções das portas 108a, 108b convertendo medições de sensores de deslocamento em ângulos de abertura da porta,

por exemplo, ângulos entre as seções das portas 108a, 108b e a seção posterior 108c. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 inclui uma tabela de pesquisa para converter as medições do sensor em ângulos de abertura da porta. A tabela de consulta é obtida por meio de métodos empíricos. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 é configurado para iniciar e parar os atuadores 109a, 109b quando as medições do sensor atingirem os valores limite. Por exemplo, o módulo de controle 202 abre ou fecha as seções das portas 108a, 108b quando os ângulos de abertura da porta correspondentes às medições do sensor atingem os ângulos de abertura ou fechamento da porta. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 monitora as posições da trava 111 de acordo com o sensor de trava 115. As seções das portas 108a, 108b podem ser abertas ou fechadas com base na posição da trava 111. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 inclui uma tabela de consulta de posição de trava para converter as medições do sensor de trava 115 em posições de trava. A tabela de pesquisa de posição de trava é obtida por métodos empíricos.

[0050] Como mostrado na Figura 2, o módulo de controle 204 controla a abertura e o fechamento das seções das portas 118a, 118b da chave reserva 104. O módulo de controle 204 está operacionalmente acoplado às válvulas 206d-f e aos sensores 152a, 152b e 125. O módulo de controle 204 pode comandar a válvula 206d para acionar o atuador 119a, de modo a abrir ou fechar a seção da porta 118a. A atuação do atuador 119a para abrir ou fechar a seção da porta 118a é ilustrada como linha 219a. O módulo de controle 204 pode comandar a válvula 206e para acionar o atuador 119b para abrir ou fechar a seção da porta 118b.

A atuação do atuador 119b para abrir ou fechar a seção da porta 118b é ilustrada como linha 219b.

O módulo de controle 204 pode comandar a válvula 206f para acionar o atuador 123 para abrir (destravar) ou fechar (travar) a trava 121. A atuação do atuador 123 para abrir ou fechar a trava 121 é ilustrada como linha 223. De forma semelhante ao módulo de controle 202, o módulo de controle 204 monitora as medições do sensor dos sensores 152a, 152b e do sensor de trava 125 e usa as medições do sensor para determinar as posições das seções das portas 118a, 118b e da trava 121 na chave reserva 104. Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 determina as posições das seções das portas 118a, 118b convertendo medições de sensores de deslocamento em ângulos de abertura da porta, por exemplo, ângulos entre as seções das portas 118a, 118b e a seção posterior 118c.

Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 inclui uma tabela de pesquisa para converter as medições do sensor em ângulos de abertura da porta.

A tabela de consulta é obtida por meio de métodos empíricos.

Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 é configurado para iniciar e parar os atuadores 119a, 119b quando as medições do sensor atingirem os valores limite.

Por exemplo, o módulo de controle 204 abre ou fecha as seções das portas 118a, 118b quando os ângulos de abertura da porta correspondentes às medições do sensor atingem os ângulos de abertura ou fechamento da porta.

Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 monitora as posições da trava 121 de acordo com o sensor de trava 125. As seções das portas 118a, 118b podem ser abertas ou fechadas com base na posição da trava 121. Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 inclui uma tabela de consulta de posição de trava para converter as medições do sensor de trava 125 em posições de trava. A tabela de pesquisa de posição de trava é obtida por métodos empíricos.

[0051] Em algumas modalidades, os módulos de controle 202, 204 controlam as operações de abertura e fechamento na chave pneumática 102 e na chave reserva 104 em paralelo. Em algumas modalidades, os módulos de controle 202, 204 coordenam uns com os outros durante a operação para completar a construção tubular ou os processos de ruptura. Por exemplo, os módulos de controle 202, 204 abrem ou fecham a chave pneumática 102 e a chave reserva 104 simultaneamente. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 abre ou fecha a chave pneumática 102 antes do módulo de controle 204 abrir ou fechar a chave reserva 104 e vice-versa. Em algumas modalidades, o módulo de controle 202 abre ou fecha a chave pneumática 102 após o módulo de controle 204 ter parcialmente aberto ou fechado a chave reserva 104 e vice-versa.

[0052] As Figuras 3A-3F ilustram uma sequência de abertura da porta exemplar e uma sequência de fechamento da porta exemplar da chave pneumática 102 na montagem de chave 100, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A abertura da porta e as sequências de fechamento podem ser realizadas usando a montagem de chave 100, tal como a montagem de chave 100 ilustrada na Figura 1A e o sistema de controle de porta 200 da Figura 2.

[0053] Na Figura 3A, as seções das portas 108a, 108b estão na posição fechada e a trava 111 está na posição fechada para travar a seção das portas 108a, 108b na posição fechada. Uma operação de desbloqueio 302 começa após a ocorrência de um evento de abertura da porta, como a conclusão de uma construção ou operação de ruptura ou o início de uma nova construção ou operação de ruptura. A operação de desbloqueio 302 inclui abrir a trava 111 para desengatar a trava 111 e a seção da porta 108b. Em algumas modalidades, a operação de desbloqueio 302 é realizada enviando um comando de abertura do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206c para fornecer energia hidráulica ao atuador de trava 113.

[0054] Na Figura 3B, uma operação de abertura externa da porta 304 começa após o desengate da trava 111 e da seção da porta 108b. A operação de abertura externa da porta 304 inclui rotacionar a seção da porta 108a. Em algumas modalidades, a operação de abertura externa da porta 304 é realizada enviando um comando de abertura do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206a para fornecer energia hidráulica ao atuador 109a. Em algumas modalidades, a operação de abertura externa da porta 304 e a operação de desbloqueio 302 são realizadas simultaneamente até que a trava 111 abra completamente. Em algumas modalidades, a trava 111 está na posição aberta antes que a operação de abertura externa da porta 304 comece.

[0055] Em algumas modalidades, a medição do sensor de trava 115 é monitorada em tempo real para determinar se a trava 111 e a seção da porta 108b estão desengatadas uma da outra. Por exemplo, a trava 111 é desengatada quando a medição do sensor de trava 115 atinge um valor limite de desengate da trava. Em algumas modalidades, o sensor de trava 115 é um transdutor de comprimento fixado ao cilindro hidráulico 113 e o comprimento medido pelo sensor de trava 115 reduz quando a trava 111 abre. Em uma modalidade, o valor limite de desengate da trava é um valor de comprimento correspondente ao comprimento do cilindro hidráulico 113, quando a trava 111 e a seção da porta 108b não estão mais em contato. Em algumas modalidades, o valor limite de desengate da trava é obtido por meio de experimentos. O valor limite de desengate da trava pode ser definido na montagem de chave pneumática 102 e não precisa ser reajustado ou ajustado quando a montagem de chave 100 é movida para um novo local de trabalho ou conectada a nova unidade de energia hidráulica. A trava 111 e a seção da porta 108b são desengatadas quando o comprimento medido pelo sensor de trava 115 é igual ou menor que o valor limite de desengate da trava. Em outras modalidades, na ausência do sensor de trava 115, a operação de abertura externa da porta 304 pode começar após um tempo predeterminado após a operação de destravamento ou após uma pressão na linha hidráulica que conecta o atuador de trava 113 atingir um valor predeterminado.

[0056] Na Figura 3C, uma operação de abertura interna da porta 306 pode começar quando a seção da porta 108a está livre de uma trajetória da seção da porta 108b. A operação de abertura interna da porta 306 inclui rotacionar a seção da porta 108b. Em algumas modalidades, a operação de abertura interna da porta 306 é realizada enviando um comando de abertura do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206b, para fornecer energia hidráulica ao atuador 109b. Em algumas modalidades, a operação de abertura interna da porta 306 e a operação de abertura externa da porta 304 são realizadas simultaneamente até que as seções das portas 108a,b abram completamente. Em algumas modalidades, a operação de desbloqueio 302 pode ser realizada simultaneamente com a operação de abertura externa da porta 304 e a operação de abertura interna da porta 306.

[0057] Em algumas modalidades da operação de abertura interna da porta 306, a medição do sensor 150a é monitorada em tempo real para determinar se a seção da porta 108a está livre de uma trajetória da seção da porta 108b. Por exemplo, a seção da porta 108a está livre de uma trajetória da seção da porta 108b quando a medição do sensor 150a atinge um valor limite da porta aberta. Em algumas modalidades, o sensor 150a é um transdutor de comprimento fixado ao cilindro hidráulico 109a e o comprimento medido pelo sensor 150a reduz conforme a seção da porta 108a se abre. Em uma modalidade, o valor limite da porta aberta é um valor de comprimento correspondente ao comprimento do cilindro hidráulico 109a, quando qualquer porção da seção da porta 108a não colidir com a seção da porta 108b, se a seção da porta 108b rotacionar para abrir. Em algumas modalidades, o valor limite da porta aberta é um valor de comprimento correspondente à posição da seção da porta 108a quando qualquer porção da seção da porta 108a não está em contato com a seção da porta 108b e a distância entre as seções das portas 108a e 108b é grande o suficiente para evitar a colisão entre as seções das portas 108a, 108b se a seção da porta 108b rotacionar para abrir. A seção da porta

108a está livre de uma trajetória da seção da porta 108b quando o comprimento medido pelo sensor 150a é igual ou menor que o valor limite da porta aberta. Em algumas modalidades, o valor limite da porta aberta é obtido por meio de experimentos. O valor limite da porta aberta pode ser definido na montagem de chave pneumática 102 e não precisa ser reajustado ou ajustado quando a montagem de chave 100 for movida para um novo local de trabalho ou conectado a nova unidade de energia hidráulica.

[0058] Em algumas modalidades, durante a operação de abertura interna da porta 306, as medições dos sensores 150a, 150b são monitoradas continuamente para evitar a colisão das seções das portas 108a, 108b. Em algumas modalidades, uma tabela de pesquisa incluindo correlação entre as posições da porta 108a, 108b é usada para detectar colisão em potencial entre as seções das portas 108a, 108b. A tabela de consulta é obtida por meio de métodos empíricos.

[0059] Na Figura 3D, tanto a operação de abertura interna da porta 306 quanto a operação de abertura externa da porta 304 param quando as seções das portas 108a, 108b estão totalmente abertas. Por exemplo, as seções das portas 108a, 108b podem ser totalmente abertas quando uma abertura 320 entre as seções das portas 108a, 108b é grande o suficiente para receber ou liberar um tubular 316 através dela. O tubular 316 pode ser qualquer estrutura tubular adequada usada no campo de petróleo e gás, como um tubo de perfuração, um tubo de revestimento, um tubo de produção ou um corpo tubular de um sub. Em algumas modalidades, as medições dos sensores 150a, 150b são usadas para determinar se as seções das portas 108a, 108b estão totalmente abertas. Em algumas modalidades, os valores predefinidos são usados para determinar o status das seções das portas 108a, 108b. Por exemplo, as operações de abertura da porta 304, 306 param quando a medição do sensor 150a, 150b atinge os valores predefinidos correspondentes. Uma vez que as seções das portas 108a, 108b estão totalmente abertas, uma operação de troca tubular 308 pode começar. Conforme mostrado na Figura 3D, um tubular 316 é inserido na chave pneumática 102 através da abertura 320. Em uma modalidade, a operação de troca tubular 308 inclui mover a chave pneumática 102 em relação ao tubular 316, de modo que o tubular 316 passe através da abertura 320.

[0060] Após a operação de troca tubular 308 ser concluída, as seções das portas 108a, 108b podem ser fechadas para realizar uma de construção ou operação de ruptura. As Figuras 3E e 3F ilustram uma sequência de fechamento da porta.

[0061] Na Figura 3E, uma operação de fechamento da porta interna 310 é realizada primeiro para iniciar a sequência de fechamento da porta. A operação de fechamento da porta interna 310 inclui rotacionar a seção da porta 108b. Em algumas modalidades, a operação de fechamento da porta interna 310 é realizada enviando um comando de fechamento do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206b para fornecer energia hidráulica ao atuador 109b.

[0062] Como mostrado na Figura 3E, uma operação de fechamento da porta externa 312 começa na seção da porta 108b é clara a partir de uma trajetória da seção da porta

108a. A operação de fechamento da porta externa 312 inclui rotacionar a seção da porta 108a. Em algumas modalidades, a operação de fechamento da porta externa 312 é realizada enviando um comando de fechamento do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206a para fornecer energia hidráulica ao atuador 109a. Em algumas modalidades, a operação de fechamento da porta externa 312 e a operação de fechamento da porta interna 310 são realizadas simultaneamente até que as seções das portas 108a,b fechem completamente.

[0063] Em algumas modalidades da operação de fechamento da porta externa 312, a medição do sensor 150b é monitorada em tempo real, para determinar se a seção da porta 108b está livre de uma trajetória da seção da porta 108a. Por exemplo, a seção da porta 108b está livre de uma trajetória da seção da porta 108a, quando a medição do sensor 150b atinge um valor limite de fechamento da porta. Em algumas modalidades, o sensor 150b é um transdutor de comprimento fixado ao cilindro hidráulico 109b e o comprimento medido pelo sensor 150b aumenta conforme a seção da porta 108b fecha. Em uma modalidade, o valor limite de fechamento da porta é um valor de comprimento correspondente ao comprimento do cilindro hidráulico 109b quando qualquer porção da seção da porta 108a não colidir com a seção da porta 108b se a seção da porta 108a rotacionar para fechar. Em algumas modalidades, o valor limite de fechamento da porta é um valor de comprimento correspondendo à posição da seção da porta 108b, quando a seção da porta 108b atinge uma posição em que o movimento de fechamento da seção da porta 108b está suficientemente à frente do movimento de fechamento da seção da porta 108a, para evitar a colisão entre as seções das portas 108a, 108b. A seção da porta 108b está livre de uma trajetória da seção da porta 108a quando o comprimento medido pelo sensor 150b é igual ou maior do que o valor limite de fechamento da porta. Em algumas modalidades, o valor limite de fechamento da porta é obtido por meio de experimentos. O valor limite de fechamento da porta pode ser definido na montagem de chave pneumática 102 e não precisa ser reajustado ou ajustado quando a montagem de chave 100 é movida para um novo local de trabalho ou conectado a nova unidade de energia hidráulica.

[0064] Em algumas modalidades, durante a operação de fechamento da porta externa 312, as medições dos sensores 150a, 150b são monitoradas continuamente para evitar a colisão das seções das portas 108a, 108b. Em algumas modalidades uma tabela de pesquisa incluindo correlação entre as posições da porta 108a, 108b é usada para detectar colisão potencial entre as seções das portas 108a, 108b. A tabela de consulta é obtida por meio de métodos empíricos.

[0065] Na Figura 3F, uma operação de travamento 314 para fechar a trava 111 pode começar quando a seção da porta 108b atinge a posição fechada. A seção da porta 108b pode ser engatada com a seção da porta 108a quando na posição fechada. A operação de travamento 314 inclui fechar a trava 111 para engatar a trava 111 e a seção da porta 108b. Em algumas modalidades, a operação de travamento 314 é realizada enviando um comando de fechamento do módulo de controle 202 para a válvula de controle 206c para fornecer energia hidráulica ao atuador de trava 113. Em algumas modalidades, a operação de fechamento da porta externa 312 e a operação de travamento 314 são realizadas simultaneamente até que a trava 111 engate na seção da porta 108b. Em algumas modalidades, a operação de travamento 314 pode ser realizada simultaneamente com a operação de fechamento da porta externa 312 e a operação de fechamento da porta interna 310. A operação de travamento é concluída quando a trava 111 trava a primeira e segunda seções das portas 108a, 108b em suas respectivas posições fechadas.

[0066] Em algumas modalidades, as medições dos sensores 150a, 150b são monitoradas em tempo real para determinar se é hora de realizar a operação de travamento 314. Em uma modalidade, os valores limite de bloqueio são usados para iniciar a operação de bloqueio 314. Em uma modalidade, os valores limite de bloqueio incluem valores de comprimento correspondentes aos comprimentos dos atuadores 109a, b e 113 quando o fechamento da trava 111 não causa colisão com a seção da porta 108b, tal como quando a seção da porta 108b está sendo fechada. Em algumas modalidades, os valores limite de bloqueio são obtidos por meio de experimentos. O valor limite de bloqueio pode ser definido na montagem de chave pneumática 102 e não precisa ser reajustado ou ajustado quando a montagem de chave 100 for movida para um novo local de trabalho ou conectado a nova unidade de energia hidráulica.

[0067] A chave reserva 104 na uma montagem de chave 100 pode ser aberta e fechada de maneira semelhante à chave pneumática 104, como mostrado nas Figuras 3A-3F. Em algumas modalidades, o módulo de controle 204 monitora continuamente os sensores 152a, 152b para evitar colisões de seções das portas 118a, 118b durante uma operação de abertura ou fechamento da chave reserva 104. Em algumas modalidades, as seções das portas 118a, 118b podem ser abertas ou fechadas com base na posição da trava 121 medida pelo sensor de trava 125. Conforme mostrado na Figura 4, tanto a chave pneumática 102 quanto a chave reserva 104 estão abertas.

[0068] Após o fechamento e travamento das seções das portas 108a, 108b na chave pneumática 102 e o fechamento e travamento das seções das portas 118a, 118b na chave reserva 104, uma operação tubular, tal como uma construção ou operação de ruptura pode ser realizada pela montagem de chave.

[0069] Em algumas modalidades, o controlador 154 controla a velocidade de extensão ou retração dos atuadores 109a,b para controlar a velocidade de abertura ou fechamento das seções das portas 108a,b, respectivamente. Assim, durante uma sequência de abertura da porta, o controlador 154 controla a velocidade de abertura das seções das portas 108a,b para evitar colisões entre as seções das portas 108a,b. Por exemplo, quando a seção externa da porta 108a abre, o controlador 154 comanda o atuador 109b para abrir a seção interna da porta 108b. O controlador 154 controla a velocidade na qual a seção interna da porta 108b abre, de modo que a seção interna da porta 108b não colida com a seção da porta de abertura 108a monitorando a posição das seções das portas 108a,b com seus respectivos sensores 150a,b. Como resultado, o controlador 154 mantém uma folga entre as seções de abertura da porta

108a,b. Durante uma operação de fechamento da porta, o controlador 154 monitora a velocidade de fechamento das seções das portas 108a,b para evitar colisões entre as seções das portas 108a,b. Por exemplo, quando a seção interna da porta 108b fecha, o controlador 154 comanda o atuador 109a para fechar a seção externa da porta 108a. O controlador 154 controla a velocidade na qual a seção externa da porta 108a fecha, de modo que a seção externa da porta 108a não colida com a seção de fechamento da porta interna 108b monitorando a posição das seções das portas 108a,b com seus respectivos sensores 150a,b. Como resultado, o controlador 154 mantém uma folga entre as seções de fechamento da porta 108a,b. O controlador 154 pode controlar a velocidade dos atuadores 119a,b de extensão ou retração para controlar a velocidade de abertura ou fechamento das seções das portas 118a,b, respectivamente, para manter uma folga entre as seções de abertura ou fechamento da porta 118a,b para evitar colisões conforme descrito acima em relação às seções das portas 108a,b.

[0070] As modalidades da presente divulgação fornecem uma montagem de chave com sensores de posição para seções da porta na chave pneumática e chave reserva. Os sensores de posição são monitorados para determinar a posição das seções da porta e usados para determinar a sequência de abertura e fechamento da porta. As medições dos sensores de posição não dependem das unidades de energia hidráulica conectadas à montagem de chave. Portanto, a montagem de chave não precisa ser reajustada ou ajustada ao se conectar à nova unidade de energia hidráulica, por exemplo, ao se conectar a um novo local de trabalho, e funciona de forma consistente em diferentes locais de trabalho e durante um período de operação. Além disso, os sensores de posição fornecem a posição precisa das seções da porta, aumentando assim a velocidade de operação, devido ao aumento da eficiência na sequência de abertura e fechamento.

[0071] Em uma modalidade, um controlador é usado para abrir e fechar seções da porta de uma chave de uma montagem de chave. A chave pode ser uma chave pneumática ou uma chave reserva. O controlador inicia uma sequência de abertura de chave comandando um primeiro atuador da chave para abrir uma primeira seção da porta da chave. Enquanto a primeira seção da porta está sendo aberta, um primeiro sensor monitora a posição da primeira seção da porta. O primeiro sensor está em comunicação com o controlador. Quando o primeiro sensor determina que a primeira seção da porta atinge um primeiro valor de posição limite, o controlador comanda um segundo atuador da chave para abrir uma segunda seção da porta da chave. O primeiro valor de posição limite pode estar correlacionado à posição da primeira seção da porta, conforme a primeira seção da porta abre, de modo que a primeira seção da porta esteja livre de uma trajetória da segunda seção da porta. Antes ou durante a abertura da primeira seção da porta, uma trava da chave configurada para travar seletivamente a primeira e a segunda seções da porta juntas é destravada enviando um comando de destravamento para um atuador de trava do controlador. O controlador pode monitorar a posição da trava comunicando-se com um sensor de trava e o controlador pode abrir a primeira e a segunda seções da porta com base na posição da trava. O controlador interrompe a abertura da primeira e segunda seções da porta quando a primeira e a segunda seções da porta estão totalmente abertas ou uma abertura entre as seções da porta é suficientemente grande para acomodar um diâmetro de um tubular.

[0072] O controlador inicia uma sequência de fechamento da porta comandando o segundo atuador para fechar a segunda seção da porta. Enquanto a segunda seção da porta está sendo fechada, um segundo sensor monitora a posição da segunda seção da porta. O segundo sensor está em comunicação com o controlador. Quando o segundo sensor determina que a segunda seção da porta atinge um segundo valor de posição limite, o controlador comanda o primeiro atuador para fechar a primeira seção da porta. O segundo valor de posição limite pode se correlacionar à posição da segunda seção da porta, de modo que a segunda seção da porta esteja livre de uma trajetória da primeira seção da porta. Após ou durante o fechamento da primeira seção da porta, o controlador envia um comando de travamento ao atuador de trava para bloquear a trava. O controlador pode monitorar a posição da trava com o sensor de trava e o controlador pode fechar a primeira e a segunda seções da porta, com base na posição da trava. Quando a primeira e a segunda seções da porta estão fechadas, a trava pode, então, travar a primeira e a segunda seções da porta na posição fechada.

[0073] Em uma modalidade, uma montagem de chave compreendendo uma seção posterior, uma seção externa da porta, acoplada de forma móvel à seção posterior e uma seção interna da porta acoplada de forma móvel à seção posterior. A montagem de chave inclui adicionalmente, um primeiro atuador configurado para mover a seção externa da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada. A montagem de chave inclui adicionalmente, um segundo atuador configurado para mover a seção interna da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada. A montagem de chave inclui adicionalmente, um primeiro sensor posicionado para medir uma posição da seção externa da porta e um segundo sensor posicionado para medir uma posição da seção interna da porta.

[0074] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro atuador é um primeiro cilindro acoplado entre a seção externa da porta e a seção posterior e configurado para articular a seção externa da porta em relação à seção posterior, e o segundo atuador é um segundo cilindro acoplado entre o seção interna da porta e a seção posterior e configurado para articular a seção interna da porta em relação à seção posterior.

[0075] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro sensor é um transdutor de comprimento, posicionado para medir um comprimento do primeiro atuador e o segundo sensor é um transdutor de comprimento, posicionado para medir um comprimento do segundo atuador.

[0076] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro sensor é acoplado ao primeiro atuador.

[0077] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro sensor é integrado no primeiro atuador.

[0078] Em algumas modalidades da montagem de chave, a montagem de chave inclui adicionalmente, um controlador conectado ao primeiro e segundo sensores, em que o controlador recebe medições do primeiro e do segundo sensores e gera comandos para o primeiro e segundo atuadores para abrir e fechar seções interna e externa da porta com base nas medições do primeiro e do segundo sensores.

[0079] Em algumas modalidades da montagem de chave, a montagem de chave inclui adicionalmente, uma trava configurada para bloquear a seção externa da porta e a seção interna da porta na posição fechada, um atuador de trava configurado para mover a trava entre uma posição travada e uma posição destravada, e um sensor de posição de trava configurado para medir uma posição da trava.

[0080] Em uma modalidade do método para operar uma montagem de chave, compreendendo mover uma seção externa da porta de uma posição fechada para uma posição aberta, enquanto monitora um primeiro sensor de posição configurado para medir uma posição da seção externa da porta e mover uma seção interna da porta de uma posição fechada em direção a posição aberta, quando uma medição do primeiro sensor de posição atinge um valor limite de abertura da porta.

[0081] Em algumas modalidades do método para operar a montagem de chave, o primeiro sensor é um transdutor de comprimento acoplado à um atuador configurado para mover a seção externa da porta.

[0082] Em algumas modalidades do método para operação da montagem de chave, movimento da seção interna da porta e movimento da seção externa da porta são realizados simultaneamente.

[0083] Em algumas modalidades do método para operar a montagem de chave, o método compreende adicionalmente, monitorar continuamente o primeiro sensor de posição e um segundo sensor de posição configurados para medir uma posição da seção interna da porta, enquanto movimento da seção interna da porta e movimento da seção externa da porta são realizados simultaneamente.

[0084] Em algumas modalidades do método para operar a montagem de chave, o método compreende adicionalmente, ao abrir a seção externa da porta e a seção interna da porta, receber ou liberar um tubular através de uma abertura formada entre a seção externa da porta e a seção interna da porta. O método compreende adicionalmente, mover a seção interna da porta da posição fechada para a posição aberta, enquanto monitora um segundo sensor de posição configurado para medir uma posição da seção interna da porta. O método compreende adicionalmente, mover a seção externa da porta da posição aberta para uma posição fechada, quando uma medição do segundo sensor de posição atinge um valor limite de fechamento da porta.

[0085] Em algumas modalidades do método para operar a montagem de chave, o método compreende adicionalmente, realizar uma construção tubular ou operação de ruptura, após a seção externa da porta e a seção interna da porta atingirem a posição fechada.

[0086] Em algumas modalidades do método para operar a montagem de chave, o método compreende adicionalmente, antes de mover a seção externa da porta, mover uma trava bloqueando a seção externa da porta e a seção interna da porta na posição fechada, enquanto monitora um sensor de trava, em que o movimento da seção externa da porta é iniciado quando a medição do sensor de trava atinge um valor limite.

[0087] Em uma modalidade, uma montagem de chave inclui uma chave pneumática, uma chave reserva e um controlador. A chave pneumática que compreende um primeiro quadro tendo uma primeira seção da porta e uma segunda seção da porta, em que a primeira seção da porta e a segunda seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada, um primeiro sensor configurado para medir uma posição da primeira seção da porta e um segundo sensor configurado para medir uma posição da segunda seção da porta. A chave reserva compreendendo um segundo quadro tendo uma terceira seção da porta e uma quarta seção da porta, em que a terceira seção da porta e a quarta seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada; um terceiro sensor configurado para medir uma posição da terceira seção da porta e um quarto sensor configurado para medir uma posição da quarta seção da porta. O controlador é conectado ao primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores e configurado para abrir e fechar a chave pneumática e a chave reserva de acordo com as medições do primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores.

[0088] Em algumas modalidades da montagem de chave, a montagem de energia inclui adicionalmente, um primeiro cilindro acoplado à primeira seção da porta para abrir e fechar a primeira seção da porta, em que o primeiro sensor está ligado ao primeiro cilindro e um segundo cilindro acoplado à segunda seção da porta para abrir e fechar a segunda seção da porta, em que o segundo sensor é fixado ao segundo cilindro.

[0089] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro e o segundo sensores são transdutores de comprimento.

[0090] Em algumas modalidades da montagem de chave, o primeiro e o segundo sensores são integrados no primeiro e no segundo cilindros.

[0091] Em algumas modalidades da montagem de chave, a montagem de chave inclui adicionalmente, um coletor hidráulico acoplado entre o controlador e o primeiro e o segundo cilindros, em que o coletor hidráulico conecta seletivamente o primeiro e o segundo cilindros à unidade de energia hidráulica.

[0092] Em algumas modalidades da montagem de chave, a montagem de energia inclui adicionalmente, uma trava configurada para travar a primeira seção da porta e a segunda seção da porta na posição fechada e um sensor de posição da trava configurado para medir uma posição da trava.

[0093] Embora o precedente seja direcionado às modalidades da presente divulgação, outras e modalidades adicionais podem ser concebidas sem se afastar do escopo básico das mesmas, o escopo da presente divulgação sendo determinado pelas reivindicações que se seguem.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Montagem de chave caracterizada pelo fato de que compreende: uma seção posterior; uma seção externa da porta acoplada de forma móvel à seção posterior; um primeiro atuador configurado para mover a seção externa da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada; uma seção interna da porta acoplada de forma móvel à seção posterior; um segundo atuador configurado para mover a seção interna da porta entre uma posição aberta e uma posição fechada; um primeiro sensor posicionado para medir uma posição da seção externa da porta; e um segundo sensor posicionado para medir uma posição da seção interna da porta.

2. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro atuador é um primeiro cilindro acoplado entre a seção externa da porta e a seção posterior e configurado para articular a seção externa da porta em relação à seção posterior e o segundo atuador é um segundo cilindro acoplado entre a seção interna da porta e a seção posterior e configurado para articular a seção interna da porta em relação à seção posterior.

3. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro sensor é um transdutor de comprimento posicionado para medir um comprimento do primeiro atuador e o segundo sensor é um transdutor de comprimento posicionado para medir um comprimento do segundo atuador.

4. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro sensor é acoplado ao primeiro atuador.

5. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro sensor é integrado no primeiro atuador.

6. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente, um controlador conectado ao primeiro e segundo sensores, em que o controlador recebe medições do primeiro e do segundo sensores e gera comandos para o primeiro e segundo atuadores, de modo a abrir e fechar as seções interna e externa da porta com base nas medições do primeiro e segundo sensores.

7. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: uma trava configurada para travar a seção externa da porta e a seção interna da porta na posição fechada; um atuador de trava configurado para mover a trava entre uma posição travada e uma posição destravada; e um sensor de posição de trava configurado para medir uma posição da trava.

8. Método para operar uma montagem de chave, caracterizado pelo fato de que compreende: mover uma seção externa da porta de uma posição fechada para uma posição aberta, enquanto monitora um primeiro sensor de posição configurado para medir uma posição da seção externa da porta; e mover uma seção interna da porta de uma posição fechada para uma posição aberta, quando uma medição do primeiro sensor de posição atinge um valor limite de abertura da porta.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor é um transdutor de comprimento acoplado à um atuador configurado para mover a seção externa da porta.

10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o movimento da seção interna da porta e movimento da seção externa da porta são realizados simultaneamente.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: monitorar continuamente o primeiro sensor de posição e um segundo sensor de posição configurados para medir uma posição da seção interna da porta, enquanto movimento da seção interna da porta e movimento da seção externa da porta são realizados simultaneamente.

12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: ao abrir a seção externa da porta e a seção interna da porta, receber ou liberar um tubular através de uma abertura formada entre a seção externa da porta e a seção interna da porta; mover a seção interna da porta da posição fechada para a posição aberta, enquanto monitora um segundo sensor de posição configurado para medir uma posição da seção interna da porta; e mover a seção externa da porta da posição aberta para uma posição fechada, quando uma medição do segundo sensor de posição atinge um valor limite de fechamento da porta.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, realizar uma construção tubular ou operação de ruptura após a seção externa da porta e a seção interna da porta atingirem a posição fechada.

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: antes de mover a seção externa da porta, mover uma trava que bloqueia a seção externa da porta e a seção interna da porta na posição fechada, enquanto monitora um sensor de trava, em que o movimento da seção externa da porta é iniciado quando a medição do sensor de trava atinge um valor limite.

15. Montagem de chave, caracterizada pelo fato de que compreende: uma chave pneumática que compreende: um primeiro quadro tendo uma primeira seção da porta e uma segunda seção da porta, em que a primeira seção da porta e a segunda seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada; um primeiro sensor configurado para medir uma posição da primeira seção da porta; e um segundo sensor configurado para medir uma posição da segunda seção da porta; e uma chave reserva compreendendo: um segundo quadro tendo uma terceira seção da porta e uma quarta seção da porta, em que a terceira seção da porta e a quarta seção da porta são móveis entre uma posição aberta e uma posição fechada; um terceiro sensor configurado para medir uma posição da terceira seção da porta; e um quarto sensor configurado para medir uma posição da quarta seção da porta; e um controlador conectado ao primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores e configurado para abrir e fechar a chave pneumática e a chave reserva de acordo com as medições do primeiro, segundo, terceiro e quarto sensores.

16. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a chave pneumática compreende adicionalmente: um primeiro cilindro acoplado à primeira seção da porta para abrir e fechar a primeira seção da porta, em que o primeiro sensor está ligado ao primeiro cilindro; e um segundo cilindro acoplado à segunda seção da porta para abrir e fechar a segunda seção da porta, em que o segundo sensor está fixado ao segundo cilindro.

17. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o segundo sensores são transdutores de comprimento.

18. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o segundo sensores são integrados no primeiro e segundo cilindros.

19. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente, um coletor hidráulico acoplado entre o controlador e o primeiro e o segundo cilindros, em que o coletor hidráulico conecta, seletivamente, o primeiro e o segundo cilindros a uma unidade de energia hidráulica.

20. Montagem de chave de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a chave pneumática compreende adicionalmente: uma trava configurada para bloquear a primeira seção da porta e a segunda seção da porta na posição fechada; e um sensor de posição de trava configurado para medir uma posição da trava.