BR112021010586A2

BR112021010586A2 - Disposição de barreira na montagem de cabeça de poço

Info

Publication number: BR112021010586A2
Application number: BR112021010586-7A
Authority: BR
Inventors: Chris D. Bartlett; Daniel J. Mclauchlin; Ray Guillory; Blake T. DeBerry; Marcus Smedley
Original assignee: Dril-Quip, Inc.
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-08-24
Also published as: GB2605517A; US20220018214A1; GB2605517B; GB202107482D0; US11542778B2; GB2593378A; GB202207947D0; GB2593378B; NO20210687A1; WO2020117943A1

Abstract

DISPOSIÇÃO DE BARREIRA NA MONTAGEM DE CABEÇA DE POÇO. A presente invenção refere-se a uma montagem de cabeça de poço submarina que tem uma disposição de barreiras primárias de poço fornecida no equipamento que está localizado dentro do poço e/ou do compartimento de cabeça de poço. Todas as barreiras de poço podem estar localizadas dentro do suspensor de tubulação e/ou da coluna de tubulação de produção que se estende no furo de poço. A montagem de cabeça de poço submarina também inclui um corpo de conexão de linha de fluxo posicionado no topo do compartimento de cabeça de poço e acoplado de maneira fluida ao suspensor de tubulação. Nenhuma das barreiras primárias para o poço é localizada no corpo de conexão de linha de fluxo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPO- SIÇÃO DE BARREIRA NA MONTAGEM DE CABEÇA DE POÇO”. Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados

[0001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisó- rio U.S. N° de série 62/775.672 depositado no dia 5 de dezembro de 2018, que é incorporado aqui a título de referência em sua totalidade. Campo Técnico

[0002] A presente invenção refere-se, em geral, aos sistemas de cabeça de poço e, mais particularmente, a uma disposição de barrei- ras de poço em uma montagem de cabeça de poço. Antecedentes

[0003] Os sistemas de cabeça de poço convencionais incluem um compartimento de cabeça de poço montado na extremidade superior de uma coluna de revestimento de subsuperfície que se estende no furo de poço. Durante um procedimento de perfuração, um riser de perfuração e BOP são instalados acima de um compartimento de ca- beça de poço (cabeça de revestimento) para fornecer o controle de pressão à medida que o revestimento é instalado, com cada coluna de revestimento que tem um suspensor de revestimento na sua extremi- dade superior para pousar em um ombro dentro do compartimento de cabeça de poço. A coluna de tubulação é, em seguida, instalada atra- vés do furo de poço. Um suspensor de tubulação que pode ser conec- tado à extremidade superior da coluna de tubulação é sustentado den- tro do compartimento de cabeça de poço acima do(s) suspensor(s) de revestimento para suspender a coluna de tubulação dentro da(s) colu- na(s) de revestimento. Após a conclusão deste processo, o poço é temporariamente suspenso por meio de uma barreira temporária. A barreira temporária poderia ser um tampão de cabo de aço, uma vál- vula de isolamento de fundo de poço que é ciclada à pressão aberta, uma válvula de segurança de fundo de poço, fluido de finalização pe-

sado, ou qualquer combinação dada acima. A barreira temporária irá fornecer uma barreira entre o poço e o ambiente antes dos dispositivos de controle de poço, como o preventor de explosão (BOP) e riser ma- rinho, sendo desconectado do poço.

[0004] Uma vez removido, o BOP é substituído por um dispositivo de controle de poço permanente, na forma de uma árvore de natal submarina instalada acima do compartimento de cabeça de poço, com a árvore tendo uma válvula para permitir que o petróleo ou gás sejam produzidos e direcionados em linhas de fluxo para o transporte a uma instalação desejada. As barreiras de poço temporárias são removidas depois que a árvore submarina é instalada. A árvore submarina, em seguida, atua como um dispositivo de controle de poço primário, en- quanto a árvore está em produção. A árvore submarina tem pelo me- nos duas barreiras de poço no furo de fluxo de produção que permitem que o poço seja fechado remotamente se houver uma situação na pla- taforma ou em qualquer lugar a jusante da árvore que exija o isola- mento do poço.

[0005] No caso da árvore submarina precisar ser recuperada, uma ou mais barreiras temporárias são reinstaladas no poço. Isso é tipica- mente alcançado ao instalar uma coluna de extensão e/ou riser que permite que o fluido de finalização pesado seja bombeado no furo de poço, e um tampão de cabo de aço é instalado no suspensor de tubu- lação. Uma vez que essas barreiras estão no lugar, a árvore submari- na pode ser removida. Se uma válvula de isolamento que atua fechada por meio da aplicação de ciclos de pressão (por exemplo, válvula de isolamento de full-bore, ou FBIV) for usada durante a instalação inicial, ela não pode ser fechada novamente de maneira remota. Assim, uma barreira diferente será instalada no lugar da FBIV, tipicamente um tampão de cabo de aço.

[0006] Este processo de definição de barreiras adicionais no furo de fluxo antes de recuperar uma árvore submarina da cabeça de poço é demorado e caro. É agora reconhecido que os sistemas e os méto- dos para simplificar ou reduzir o custo de tal instalação/operações de manutenção de cabeça de poço são desejados. Breve Descrição dos Desenhos

[0007] Para um entendimento mais completo da presente divulga- ção e suas características e vantagens, a referência é feita agora à descrição a seguir, considerada em conjunto com os desenhos ane- xos, nos quais:

[0008] A figura 1 é uma vista parcial transversal de componentes de um sistema de produção submarino que tem uma disposição de barreiras de poço dentro de um suspensor de tubulação, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0009] A figura 2 é um diagrama esquemático de componentes de um sistema de produção submarino que inclui um coletor e uma dispo- sição de barreiras de poço disposta na cabeça de poço, suspensor de tubulação, e/ou coluna de finalização de poço, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0010] a figura 3 é um diagrama esquemático de componentes de um sistema de produção submarino que inclui um módulo de fluxo, um coletor, e uma disposição de barreiras de poço disposta na cabeça de poço, suspensor de tubulação, e/ou coluna de finalização de poço, de acordo com uma modalidade da presente divulgação; e

[0011] a figura 4 é um diagrama esquemático de componentes de um sistema de produção submarino que inclui um módulo de fluxo lo- calizado na superfície superior do corpo de conexão de linha de fluxo, um coletor e uma disposição de barreiras de poço disposta na cabeça de poço e/ou coluna de finalização de poço, de acordo com uma mo- dalidade da presente divulgação. Descrição Detalhada

[0012] As modalidades ilustrativas da presente divulgação são descritas aqui em detalhes. Por motivos de clareza, nem todas as ca- racterísticas de uma implementação real são descritas neste relatório descritivo. É claro que será observado que no desenvolvimento de qualquer modalidade real, inúmeras decisões específicas de imple- mentação devem ser feitas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como conformidade com restrições relacionadas ao sistema e negócios, que irão variar de uma implementação para outra. Além disso, será observado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria, no entanto, uma tarefa de rotina para os versados na técnica que têm o benefício da presente divulgação. Além disso, de forma alguma os exemplos a seguir devem ser lidos para limitar ou definir o escopo da divulgação.

[0013] Certas modalidades de acordo com a presente divulgação podem ser direcionadas a uma montagem de cabeça de poço que tem uma disposição de barreiras primárias de poço fornecidas no equipa- mento que é localizado dentro do poço e/ou no compartimento de ca- beça de poço. De maneira específica, todas as barreiras de poço po- dem ser localizadas dentro do suspensor de tubulação e/ou da coluna de tubulação de produção que se estende no furo de poço.

[0014] Ao incluir todas as barreiras de poço principais dentro do suspensor de tubulação e/ou da coluna de tubulação de produção, a “árvore”, que de outro modo seria posicionada no topo da cabeça de poço, será muito simplificada. A parte da “árvore” da montagem de ca- beça de poço localizada no topo do compartimento de cabeça de poço funciona essencialmente como uma tampa de poço, ou corpo de co- nexão de linha de fluxo. Como tal, nas modalidades apresentadas, o termo “árvore” será usado para se referir a um corpo de conexão de linha de fluxo. Essa transformação da “árvore” em simplesmente um corpo de conexão de linha de fluxo significa que essa peça de equi-

pamento não precisa corresponder aos requisitos de código para uma árvore submarina de natal, mas, ao contrário, apenas precisa os requi- sitos de código de linha de fluxo, que são diferentes e menos rigorosos do que aqueles da árvore submarina.

[0015] A “árvore” nas modalidades aqui divulgadas não inclui quaisquer barreiras primárias que podem ser usadas para fechar o fu- ro de poço se houver uma situação na plataforma ou em qualquer local a jusante da árvore que exija o isolamento do poço. A montagem de cabeça de poço e os componentes associados irão incluir pelo menos duas de tais barreiras para o furo de fluxo de produção, mas estarão localizados dentro ou a montante do suspensor de tubulação. Existem inúmeras configurações potenciais do equipamento que facilitam o movimento das barreiras primárias de poço a partir da árvore submari- na a outras peças do equipamento em ou abaixo da cabeça de poço. As modalidades de exemplo das disposições de barreira aprimoradas dentro da montagem de cabeça de poço serão fornecidas e descritas abaixo com referência às figuras 1-3.

[0016] Agora, com referência aos desenhos, a figura 1 ilustra cer- tos componentes de um sistema de produção submarino 100, que tem as barreiras primárias de poço localizadas dentro de um suspensor de tubulação abaixo da “árvore” (corpo de conexão de linha de fluxo). O sistema de produção submarino 100 pode incluir uma cabeça de poço 102, um suspensor de tubulação 104, um dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106, e um corpo de conexão de linha de fluxo 108. O suspensor de tubulação 104 pode ser pousado e vedado contra um furo 110 da cabeça de poço 102, como mostrado. O sus- pensor de tubulação 104 pode suspender uma coluna de tubulação de produção 112 em e através da cabeça de poço 102. Da mesma forma, um ou mais suspensores de revestimento 114 podem ser mantidos dentro e vedados contra o furo 110 da cabeça de poço 102 e usados para suspender as colunas de revestimento 116 correspondentes atra- vés da cabeça de poço 102 e do furo de poço abaixo. O corpo de co- nexão de linha de fluxo 108 pode ser conectado e vedado contra a ca- beça de poço 102.

[0017] Nas modalidades atualmente divulgadas, o suspensor de tubulação 104 pode incluir pelo menos duas barreiras de poço (na forma de válvulas) 118A que podem ser atuadas para acoplar de ma- neira fluida um trajeto de fluxo de produção 120A através do suspen- sor de tubulação 104 a um ou mais trajetos de fluxo de produção a ju- sante, como um ou mais trajetos de fluxo através do dispositivo de ali- nhamento de suspensor de tubulação 106, do corpo de conexão de linha de fluxo 108, e um tubo de ponte de poço a jusante 122. O sus- pensor de tubulação 104 também pode incluir uma ou mais barreiras de poço (na forma de válvulas) 118B que podem ser atuadas para acoplar de maneira fluida um trajeto de fluxo anular 120B através do suspensor de tubulação 104 a um ou mais trajetos de fluxo anular a jusante.

[0018] Na modalidade ilustrada, o trajeto de fluxo de produção 120A através do suspensor de tubulação 104 é acoplado em uma ex- tremidade a montante a um furo de fluxo de produção principal 124 da coluna de tubulação de produção 112 abaixo. Como ilustrado, as vál- vulas de barreira 118A podem incluir pelo menos duas válvulas dispos- tas ao longo desse trajeto de fluxo de produção 120A através do sus- pensor de tubulação 104. Em outras modalidades, as válvulas de bar- reira 118A podem incluir pelo menos uma válvula disposta ao longo do trajeto de fluxo de produção 120A através do suspensor de tubulação 104 e pelo menos outra válvula disposta ao longo do furo de fluxo de produção principal 124 abaixo do suspensor de tubulação 104.

[0019] Na modalidade ilustrada, o trajeto de fluxo anular 120B através do suspensor de tubulação 104 é acoplado a uma extremidade a montante a um anular 125 entre a coluna de tubulação de produção 112 e o revestimento mais interno 116. Como ilustrado, a(s) válvula(s) de barreira 118B podem incluir duas válvulas dispostas ao longo desse trajeto de fluxo anular 120B através do suspensor de tubulação 104. Em outras modalidades, a(s) válvula(s) de barreira 118B podem incluir apenas uma válvula 118B disposta ao longo do trajeto de fluxo anular 120B através do suspensor de tubulação 104. Em ainda outras moda- lidades, a(s) válvula(s) de barreira 118B podem incluir pelo menos uma válvula 118B disposta ao longo do trajeto de fluxo anular 120B através do suspensor de tubulação 104 e pelo menos uma válvula anular disposta dentro do anular 125 abaixo do suspensor de tubula- ção 104.

[0020] Se um evento inesperado ou indesejado ocorrer tornando necessário fechar o poço, essas válvulas de barreira 118A e 118B po- dem ser atuadas a partir de uma posição aberta para uma posição fe- chada para fechar o poço. Os sistemas de poço convencionais inclu- em, em geral, essas válvulas primárias de barreira dentro de uma ár- vore submarina localizada acima do suspensor de tubulação; no en- tanto, a disposição divulgada dessas válvulas de barreira 118 no sus- pensor de tubulação 104 (e/ou abaixo do suspensor de tubulação 104) simplifica a construção, instalação, e serviço da “árvore”, que é o corpo de conexão de linha de fluxo 108.

[0021] As válvulas de barreira 118 podem incluir, cada uma, uma válvula esférica, uma válvula de lingueta, uma válvula de comporta, uma válvula anular, ou quaisquer tipos desejados de válvula capaz de atuar como uma barreira de poço. As válvulas de barreira 118 podem ser atuáveis de maneira remota, de modo que elas podem ser ativadas rapidamente para fechar o poço quando necessário. Os detalhes dos controles usados para atuar as várias válvulas dentro do sistema de produção submarino 100 divulgado são fornecidos abaixo com refe-

rência às figuras 2 e 3.

[0022] O corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir um trajeto de fluxo de produção 126A e um trajeto de fluxo anular 126B que estende através dele para conectar de maneira fluida os trajetos de fluxo 120A e 120B, respectivamente, ao tubo de ponte de poço 122. Os trajetos de fluxo 128A e 128B podem se estender de forma hori- zontal a partir dos furos verticais 126A e 126B a uma interface de co- nexão de tubo de ponte de poço. Deve ser observado que outras ori- entações relativas desses trajetos de fluxo 126 e 128 podem ser pos- síveis em outras modalidades. O corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir uma ou mais válvulas dispostas ali, embora essas não sejam válvulas de barreira capazes de fechar o poço. Por exemplo, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir uma válvula de pistoneio de produção 130A localizada ao longo do trajeto de fluxo 126A, e uma válvula de pistoneio anular 130B localizada ao longo do trajeto de fluxo 126B. As válvulas de pistoneio 130A e 130B permitem o acesso vertical no furo de produção do poço; as válvulas de pisto- neio 130A e 130B também facilitam um trajeto de fluxo de circulação durante determinadas operações de condicionamento de poço.

[0023] Como mostrado, o dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 pode conectar o corpo de conexão de linha de fluxo 108 ao suspensor de tubulação 104. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 pode incluir um trajeto de fluxo de produ- ção 132A que se estende através para conectar de maneira fluida o trajeto de fluxo 120A do suspensor de tubulação 104 ao trajeto de flu- xo 126A do corpo de conexão de linha de fluxo 108. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 pode incluir de maneira similar um trajeto de fluxo de produção 132B que se estende através para conectar de maneira fluida o trajeto de fluxo 120B do suspensor de tubulação 104 ao trajeto de fluxo 126B do corpo de conexão de li-

nha de fluxo 108. Embora esses trajetos de fluxo 132 sejam ilustrados como estando lado a lado na vista em corte transversal, deve ser ob- servado que em determinadas modalidades, esses trajetos de fluxo 132 através do dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 podem ser concêntricos, com um sendo um trajeto de fluxo central e o outro sendo um espaço anular que circunda o trajeto de fluxo cen- tral. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 pode incluir ainda uma ou mais linhas de comunicação (por exemplo, linhas de fluido hidráulico, linhas elétricas e/ou cabos de fibra óptica), que não são mostradas, dispostas através disso e usadas para acoplar de maneira comunicativa o corpo de conexão de linha de fluxo 108 ao suspensor de tubulação 104.

[0024] O suspensor de tubulação 104 pode incluir acoplamentos ou encaixes localizados no topo do suspensor de tubulação 104 em uma orientação específica com relação a um eixo longitudinal 134. O dispositivo de alinhamento de suspensor de tubulação 106 é configu- rado para facilitar uma conexão de correspondência que acopla de maneira comunicativa o corpo de conexão de linha de fluxo 108 aos acoplamentos/encaixes no suspensor de tubulação 104 à medida que o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pousa na cabeça de poço 102, independente da orientação na qual o corpo de conexão de linha de fluxo 108 está inicialmente posicionado durante o processo de pou- so.

[0025] O sistema de produção submarino 100 divulgado permite que o corpo de conexão de linha de fluxo 108 (ou “árvore”, ou tampa de poço) seja instalado e depois recuperado sem exigir que determi- nadas etapas sejam realizadas. De maneira específica, quando é de- sejado recuperar o corpo de conexão de linha de fluxo 108 para reparo ou manutenção, isso pode ser realizado sem fornecer um conduíte contendo pressão (por exemplo, riser marinho) e instalar tampão de cabo de aços para atuar como barreiras de poço temporárias. Isso se deve ao fato de que as barreiras de poço principais 118 já estão locali- zadas dentro do equipamento abaixo do corpo de conexão de linha de fluxo 108. Se o corpo de conexão de linha de fluxo 108 não for remo- vido, isso é realizado primeiro ao fechar as válvulas de barreira 118 no suspensor de tubulação 104 e/ou no poço, de modo que o poço é pro- tegido durante o procedimento de recuperação.

[0026] Ao eliminar as barreiras de poço relativamente grandes da “árvore” (corpo de conexão de linha de fluxo 108), isso reduz o tama- nho, o peso e o custo do corpo de conexão de linha de fluxo 108, em comparação aos sistemas existentes que têm uma árvore submarina com as barreiras de poço. O sistema de produção submarino 100 di- vulgado permite que um corpo de conexão de linha de fluxo 108 sim- plificado seja usado no lugar dessa árvore submarina típica. O design simplificado do corpo de conexão de linha de fluxo 108 também permi- te que um sistema de controle simplificado seja usado com a monta- gem de cabeça de poço submarina.

[0027] A figura 2 é uma ilustração esquemática de uma modalida- de de um sistema de produção submarino 200 com a disposição apri- morada de barreiras de poço 118, que permite controles mais simplifi- cados para a montagem de cabeça de poço. O sistema de produção submarino 200 permite um processo simplificado para recuperar o corpo de conexão de linha de fluxo 108 se necessário durante as ope- rações de produção.

[0028] Como ilustrado, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 conecta o trajeto de fluxo de produção 120A através do suspensor de tubulação 104 ao tubo de ponte de linha de fluxo 122 que fornece o fluido de produção a um coletor de produção submarina 202. Nesta modalidade, uma das válvulas de barreira principais 118A (uma válvu- la mestre de produção, ou PMV) é localizada ao longo do trajeto de fluxo de produção 120A dentro do suspensor de tubulação 104. A ou- tra das válvulas de barreira principais 118A (uma válvula de segurança de subsuperfície controlada de superfície, ou SCSSV) é localizada a montante do suspensor de tubulação 104 dentro do furo de fluxo prin- cipal da coluna de tubulação de produção 112. A válvula de barreira anular principal 118B (uma válvula mestre anular, ou AMV) é localiza- da ao longo do trajeto de fluxo anular 120B dentro do suspensor de tubulação 104. Assim, nenhuma das válvulas de barreira principais 118 para o sistema de produção submarino 200 é localizada no corpo de conexão de linha de fluxo 108.

[0029] Embora o corpo de conexão de linha de fluxo 108 não in- clua as válvulas de barreira principais 118, o corpo de conexão de li- nha de fluxo 108 pode incluir ainda um número de válvulas adicionais que são mantidas para reduzir os requisitos de código. Essas válvulas podem incluir, por exemplo, uma válvula de pistoneio de produção (PSV) 130A e válvula de pistoneio anular (ASV) 130B, uma válvula de ligação (XOV) 204 entre o trajeto de fluxo de produção 126A e o trajeto de fluxo anular 126B, uma válvula lateral de produção (PWV) 206A e uma válvula lateral anular (AWV) 206B, uma válvula de controle de pressão (PCV) 208, e uma válvula de parada de processo (PSDV)

210. As válvulas de pistoneio 130 fornecem o acesso vertical para as operações de cabo de aço ou tubulação em espiral, bem como um tra- jeto de fluxo de circulação quando a intervenção é exigida no poço. A XOV 204 permite que o fluido e/ou pressão circulem ou vazem do anu- lar para o trajeto de fluxo de produção 126A. As válvulas laterais 206 são historicamente as válvulas mais ativamente atuadas que são ope- radas com a intenção de não desgastar as válvulas mestre. A PCV 208 controla a pressão de fluxo do poço, de modo que o poço pode ser coletado com outros poços de produção dentro do sistema subma- rino. A PSDV 210 é usada como uma válvula de produção operada primeiro ou por último em uma sequência de operações para receber o desgaste ou a ruptura causada por qualquer produção de areia através do sistema.

[0030] O sistema de produção submarino 200 simplificado pode oferecer várias vantagens sobre os sistemas submarinos existentes que têm as válvulas de barreira principais localizadas em uma árvore submarina acima da cabeça de poço. Na modalidade ilustrada, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 tem o espaço para que várias válvu- las sejam dispostas ali devido as economias de espaço por ter as vál- vulas de barreira principais 118 localizadas em outro local. Ao ter to- das essas válvulas (130, 204, 206, 208 e 210) localizadas no corpo de conexão de linha de fluxo 108, isso permite que um único coletor com- pacto 202 seja usado para conectar a linha de fluxo de produção do sistema submarino 200 a uma instalação superior. O uso do coletor de cabeça compacto 202 reduz o tamanho, a complexidade e o peso do sistema de produção submarino 200 geral, reduzindo assim o tempo e o custo de instalação. O coletor compacto 202 pode ser fixo ao corpo de conexão de linha de fluxo 108 através de um tubo de ponte flexível 122, em oposição a uma montagem de tubo de ponte maior e mais estruturada, proporcionando economia na instalação de tubo de ponte. Ter a PMV 118A no suspensor de tubulação 104 facilita o acesso de intervenção leve ao poço (RLWI). Além disso, ter a PMV 118A no sus- pensor de tubulação 104 elimina a necessidade de uma válvula de iso- lamento de furo completo (FBIV) ser usada durante a instalação inicial da montagem de cabeça de poço e permite o isolamento do furo de fluxo de produção principal durante intervenções futuras sem definir um tampão temporário.

[0031] A figura 3 é uma ilustração esquemática de uma modalida- de de um sistema de produção submarino 300 com a disposição apri- morada de barreiras de poço 118, que permite controles mais simplifi-

cados para a montagem de cabeça de poço. O sistema de produção submarino 300 permite um processo simplificado para recuperar o corpo de conexão de linha de fluxo 108 se necessário durante as ope- rações de produção.

[0032] Como ilustrado, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 conecta o trajeto de fluxo de produção 120A através do suspensor de tubulação 104 ao tubo de ponte de linha de fluxo 122 que fornece flui- do de produção a um módulo de fluxo 302 que, em seguida, comunica o fluido de produção através de outro tubo de ponte 304 a um coletor de produção submarina 202. Nesta modalidade, uma das válvulas de barreira principais 118A (PMV) é localizada ao longo do trajeto de fluxo de produção 120A dentro do suspensor de tubulação 104. As outras válvulas de barreira principais 118A (SCSSV) são localizadas a mon- tante do suspensor de tubulação 104 dentro do furo de fluxo principal da coluna de tubulação de produção 112. A válvula de barreira anular principal 118B (AMV) é localizada ao longo do trajeto de fluxo anular 120B dentro do suspensor de tubulação 104. Assim, nenhuma das válvulas de barreira principais 118 para o sistema de produção subma- rino 300 é localizada no corpo de conexão de linha de fluxo 108. O corpo de conexão de linha de fluxo 108 é reduzido a apenas uma inter- face de conexão entre o suspensor de tubulação 104/cabeça de poço 102 e o tubo de ponte de linha de fluxo 122.

[0033] Na modalidade ilustrada, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir um número menor de válvulas adicionais (ou ze- ro válvulas) do que o número que é usado no corpo de conexão de linha de fluxo 108 da figura 2. Por exemplo, como mostrado, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir uma PSV 130A e ASV 130B. No entanto, a função da PSV 130A pode ser realizada de forma similar com o uso de um conjunto de tampão no trajeto de fluxo 126A. Em ainda outras modalidades, essas válvulas de pistoneio 130 podem ser eliminadas inteiramente do design do corpo de conexão de linha de fluxo 108. As válvulas adicionais podem ser incluídas no suspensor de tubulação 104 e/ou no módulo de fluxo separado 302. Por exemplo, na modalidade ilustrada, a XOV 204, PWV 206A, e AWV 206B são, cada uma, localizadas no suspensor de tubulação 104, enquanto a PCV 208 e a PSDV 210 são localizadas dentro do módulo de fluxo se- parado 302. Com as válvulas interruptoras de poço (PCV 208 e PSDV 210) localizadas no módulo de fluxo separado 302, as válvulas de pis- toneio 130 no corpo de conexão de linha de fluxo 108 não são exigi- das.

[0034] Se outros pontos de acesso de fluido estiverem contidos no sistema de produção submarino 300, como no corpo de conexão de linha de fluxo 108 ou um ponto de intervenção separado, os fluidos pesados de poço podem ser injetados no poço como uma primeira barreira, e as válvulas de barreira de poço adicionais 118 podem ser fechadas para criar uma barreira secundária, conforme necessário. Tudo o que é necessário para fornecer esta função é o acesso de flui- do ao sistema de produção. Não há necessidade do acesso vertical ao corpo de conexão de linha de fluxo 108 e/ou à cabeça de poço 102, uma vez que não há necessidade de instalar o tampão de cabo de aços para criar uma barreira durante as operações de intervenção de poço.

[0035] O sistema de produção submarino 300 divulgado pode ofe- recer várias vantagens sobre os sistemas submarinos existentes que têm as válvulas de barreira principais localizadas em uma árvore sub- marina acima da cabeça de poço. As barreiras de poço 118 localiza- das no suspensor de tubulação 104, e todas as válvulas adicionais (130, 204, 206, 208 e 210) distribuídas entre o suspensor de tubulação 104 e o módulo de fluxo 302, o espaço assumido pelo corpo de cone- xão de linha de fluxo 108 é bastante reduzido, mesmo em comparação à modalidade da figura 2. Isso leva a um custo reduzido de instalação do corpo de conexão de linha de fluxo 108. O módulo de fluxo separa- do 302 permite flexibilidade para mudar e se adaptar a problemas futu- ros nos poços. Além disso, a disposição ilustrada das válvulas significa que um único coletor compacto 202 pode ser usado para conectar a linha de fluxo de produção do sistema submarino 300 a uma instalação superior. O uso do coletor de cabeça compacto 202 reduz o tamanho, a complexidade e o peso do sistema de produção submarino geral 300, reduzindo assim o tempo e o custo de instalação. O coletor com- pacto 202 pode ser fixo ao módulo de fluxo 302, e o módulo de fluxo 302 ao corpo de conexão de linha de fluxo 108, através de tubos de ponte flexíveis 304 e 122, respectivamente, em oposição às monta- gens de tubo de ponte maiores e mais estruturas. Isso fornece econo- mias de instalação de tubo de ponte. Ter a PMV 118A no suspensor de tubulação 104 facilita acesso de intervenção leve ao poço (RLWI). Além disso, ter a PMV 118A no suspensor de tubulação 104 elimina a necessidade de uma válvula de isolamento de furo completo (FBIV) ser usada durante o isolamento inicial da montagem de cabeça de po- ço e permite o isolamento do furo de fluxo de produção principal du- rante as intervenções futuras sem definir um tampão temporário.

[0036] A figura 4 é uma ilustração esquemática de uma modalida- de de um sistema de produção submarino 400 com a disposição apri- morada de barreiras de poço 118, que permite controles mais simplifi- cados para a montagem de cabeça de poço. O sistema de produção submarino 400 permite um processo simplificado para recuperar o corpo de conexão de linha de fluxo 108 se necessário durante as ope- rações de produção. O sistema de produção submarino 400 da figura 4 é similar àquele da figura 3, exceto pelo fato de que as característi- cas e benefícios do módulo de fluxo separado 302 da figura 3 são in- corporados e localizados diretamente acima do corpo de conexão de linha de fluxo 108. O módulo de fluxo 302 essencialmente se torna uma parte superior do corpo de conexão de linha de fluxo 108, como ilustrado na figura 4. Isso elimina a necessidade de dois tubos de pon- te de conexão que levam do corpo de conexão de linha de fluxo 108 ao coletor 202. Apenas um tubo de ponte de linha de fluxo 122 é usa- do para fornecer o fluido de produção ao coletor 202.

[0037] Como ilustrado, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 conecta o trajeto de fluxo de produção 120A através do suspensor de tubulação 104 ao módulo de fluxo 302 acima que, em seguida, comu- nica o fluido de produção de volta ao corpo de conexão de linha de fluxo 108. O corpo de conexão de linha de fluxo 108, em seguida, co- munica o fluido de produção através de um tubo de ponte 122 ao cole- tor de produção submarina 202. O módulo de fluxo 302 é localizado diretamente acima e montado em uma parte superior do corpo de co- nexão de linha de fluxo 108, como ilustrado.

[0038] Na modalidade ilustrada, não há válvulas de barreira princi- pais (PMV) localizadas ao longo do trajeto de fluxo de produção 120A dentro do suspensor de tubulação 104. Ao invés disso, uma PMV 118A é localizada na coluna de tubulação de produção 112 apenas a montante do suspensor de tubulação 104 (isto é, a segunda SCSSV 118A abaixo do suspensor de tubulação 104). Dessa maneira, o sis- tema de produção submarino 400 efetivamente tem duas válvulas de barreira principais 118A na forma de SCSSVs localizadas a montante do suspensor de tubulação 104. Nenhuma das válvulas de barreira de produção principais 118A para o sistema de produção submarino 400 é localizada no corpo de conexão de linha de fluxo 108. O corpo de conexão de linha de fluxo 108 é reduzido a apenas uma interface de conexão entre o suspensor de tubulação 104/cabeça de poço 102 e o módulo de fluxo 302 acima que leva ao tubo de ponte de linha de fluxo

122. A válvula de barreira anular principal 118B (AMV) é localizada ao longo do trajeto de fluxo anular 126B dentro do corpo de conexão de linha de fluxo 108. O suspensor de tubulação 104 também inclui uma válvula de acesso anular (AAV) 402 localizada ao longo do trajeto de fluxo anular 120B, e essa AAV 402 é uma válvula operada por ROV que atua como uma barreira temporária.

[0039] Na modalidade ilustrada, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir um número menor de válvulas do que o número que é usado no corpo de conexão de linha de fluxo 108 da figura 2. Por exemplo, como mostrado, o corpo de conexão de linha de fluxo 108 pode incluir uma PSV 130A e AMV 118B. A PSV 130A pode atuar como uma barreira temporária no lugar de um tampão de cabo de aço ou outro dispositivo de barreira, se surgir a necessidade de remover e/ou substituir o módulo de fluxo superior 302. As válvulas adicionais podem ser incluídas no suspensor de tubulação 104 e/ou o módulo de fluxo superior 302. Por exemplo, na modalidade ilustrada, a AAV 402 é localizada no suspensor de tubulação 104, enquanto a XOV 204, PWV 206A, PCV 208, e PSDV 210 são localizadas dentro do módulo de flu- xo superior 302. Com as válvulas de interrupção de poço (PCV 208 e PSDV 210) localizadas no módulo de fluxo 302, uma válvula de pisto- neio anular no corpo de conexão de linha de fluxo 108 não é exigida. Em algumas modalidades, uma barreira principal de produção adicio- nal opcional (PMV) 404 pode ser localizada dentro do módulo de fluxo

302.

[0040] O sistema de produção submarino 400 divulgado pode ofe- recer várias vantagens sobre os sistemas submarinos existentes que têm as válvulas de barreira principais localizadas em uma árvore sub- marina acima da cabeça de poço. O módulo de fluxo superior 302, sendo um componente separado do corpo de conexão de linha de flu- xo 108, permite flexibilidade para mudar e se adaptar a problemas fu- turos nos poços. Por exemplo, se for desejável adicionar um estrangu-

lamento e um medidor de fluxo, esses componentes podem ser aco- modados dentro do módulo de fluxo 302. Além disso, a disposição ilus- trada das válvulas significa que um único coletor compacto 202 pode ser usado para conectar a linha de fluxo de produção do sistema sub- marino 400 a uma instalação superior. O uso do coletor de cabeça compacto 202 reduz o tamanho, a complexidade e o peso do sistema de produção submarino geral 400, reduzindo assim o tempo e o custo de instalação. O coletor compacto 202 pode ser fixo ao corpo de cone- xão de linha de fluxo 108 através de um único tubo de ponte flexível 122, em oposição a uma montagem de tubo de ponte maior e mais estruturada. Isso fornece uma economia na instalação de tubo de pon- te. No sistema de produção submarino 400 da figura 4, as válvulas (204, 206A, 108, 210, e/ou 404) dentro do módulo de fluxo 302 podem ser orientadas de forma vertical, reduzindo drasticamente o tamanho, o peso e o custo geral da montagem de cabeça de poço.

[0041] Com referência às figuras 2 a 4, os sistemas de produção submarinos 200, 300, e 400 divulgados permitem meios de atuação mais eficientes do que os atualmente disponíveis usando sistemas de produção com barreiras localizadas em uma árvore submarina. Por exemplo, várias válvulas (130, 204, 206, 208 e 210) podem ser acio- nadas de maneira elétrica, uma vez que os requisitos para o fecha- mento de tais válvulas à prova de falhas não são os mesmos que os requisitos para o fechamento das válvulas de barreira de poço 118. O sistema de controle simplificado é ilustrado como vários controles po- sicionados ao longo dos lados do corpo de conexão de linha de fluxo

108. Este sistema de controle pode ser mais distribuído para servir componentes em vários locais e pode ser amplamente elétrico, em vez de hidráulico. Tal operação elétrica das válvulas nos sistemas de pro- dução submarinos 200 e 300 reduz o consumo de fluido de controle hidráulico nessas modalidades. Além disso, a operação elétrica das válvulas permite que componentes mais operacionais dos sistemas de produção submarinos 200 e 300 sejam instalados e substituídos com o uso de um veículo operado remotamente (ROV).

[0042] Os sistemas de produção submarinos divulgados aqui per- mitem a padronização do equipamento, uma vez que o suspensor de tubulação 104 (com o corpo de conexão de linha de fluxo 108) fornece as barreiras de poço 118 essenciais que não são específicas do proje- to. Todo equipamento específico de poço potencial é alojado, ao con- trário, em um tubo de ponte de linha de fluxo equipamento a jusante (por exemplo, coletor 202 e/ou módulo de fluxo 302). Os sistemas de produção submarinos divulgados aqui permitem que um equipamento a jusante específico do projeto seja configurado, conforme necessário de uma forma mais unida, uma vez que as barreiras de poço principais 118 são integradas na montagem de cabeça de poço de maneira que um BOP pode se conectar a e controlar o poço em uma emergência. Mais equipamentos podem ser recuperados e atendidos como um úni- co pacote, em oposição à construção de várias peças com a capaci- dade de serem recuperadas de forma independente.

[0043] Embora a presente divulgação e suas vantagens tenham sido descritas em detalhes, deve ser entendido que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas neste documento sem se afastar do espírito e do escopo da divulgação, conforme definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um suspensor de tubulação posicionado em um comparti- mento de cabeça de poço; uma coluna de tubulação de produção acoplada a e que se estende a partir do suspensor de tubulação para um poço; um corpo de conexão de linha de fluxo acoplado de manei- ra fluida ao suspensor de tubulação e disposto no topo do comparti- mento de cabeça de poço; e pelo menos uma válvula primária de barreira de produção disposta ao longo de um trajeto de fluxo de produção dentro do sus- pensor de tubulação.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma válvula de barreira disposta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do suspensor de tubula- ção.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma segunda válvula primária de barreira de produção disposta a montante do suspensor de tubulação ao longo de um furo de fluxo de produção principal da coluna de tubu- lação de produção.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo ainda compre- ende: uma válvula de pistoneio de produção disposta ao longo de um trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo, em que a válvula de pistoneio de produção fornece acesso vertical ao trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo; uma válvula lateral de produção disposta ao longo do traje-

to de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo a jusante a partir de pelo menos uma válvula primária de barreira de produção; uma válvula de controle de pressão disposta ao longo do trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo a jusante da válvula lateral de produção; e uma válvula de parada de processo disposta ao longo do trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo a jusante da válvula de controle de pressão.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo ainda compre- ende: uma válvula de pistoneio anular disposta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo, em que a válvula de pistoneio anular fornece acesso vertical ao trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo; e uma válvula lateral anular disposta ao longo do trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo a jusante de um trajeto de fluxo anular dentro do suspensor de tubulação.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo ainda compre- ende uma válvula de ligação disposta entre o trajeto de fluxo de pro- dução dentro do corpo de conexão de linha de fluxo e o trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um tubo de ponte e um coletor, em que o tubo de ponte acopla o coletor ao corpo de conexão de linha de fluxo.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:

uma válvula de barreira disposta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do suspensor de tubulação; uma segunda válvula primária de barreira de produção dis- posta a montante do suspensor de tubulação ao longo de um furo de fluxo de produção principal da coluna de tubulação de produção; uma válvula de ligação disposta entre o trajeto de fluxo de produção e o trajeto de fluxo anular dentro do suspensor de tubulação; uma válvula lateral de produção disposta ao longo do traje- to de fluxo de produção dentro do suspensor de tubulação; e uma válvula lateral anular disposta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um módulo de fluxo acoplado ao corpo de conexão de linha de fluxo através de um primeiro tubo de ponte; e um coletor acoplado ao módulo de fluxo através de um se- gundo tubo de ponte.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de que o módulo de fluxo ainda compreende uma válvu- la de controle de pressão e uma válvula de parada de processo.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracteriza- do pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo compreende: uma válvula de pistoneio de produção disposta ao longo de um trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo, em que a válvula de pistoneio de produção fornece acesso vertical ao trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo; e uma válvula de pistoneio anular disposta ao longo do trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo, em que a válvula de pistoneio anular fornece acesso vertical ao trajeto de fluxo anular dentro do corpo de conexão de linha de fluxo.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo não inclui uma válvula primária de barreira de produção capaz de fechar o poço.

13. Sistema, caracterizado pelo fato de que: um suspensor de tubulação posicionado em um comparti- mento de cabeça de poço; uma coluna de tubulação de produção acoplada a e que se estende a partir do suspensor de tubulação para um poço; um corpo de conexão de linha de fluxo acoplado de manei- ra fluida ao suspensor de tubulação e disposto no topo do comparti- mento de cabeça de poço; e pelo menos duas válvulas primárias de barreira de produ- ção localizadas a montante do suspensor de tubulação.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende uma válvula de barreira dis- posta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do corpo de cone- xão de linha de fluxo.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende uma válvula de acesso anu- lar disposta ao longo de um trajeto de fluxo anular dentro do suspensor de tubulação.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende uma válvula de pistoneio de produção disposta ao longo de um trajeto de fluxo de produção dentro do corpo de conexão de linha de fluxo.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende um módulo de fluxo acoplado e disposto acima do corpo de conexão de linha de fluxo, em que o módulo de fluxo compreende:

uma válvula lateral de produção disposta ao longo do traje- to de fluxo de produção dentro do módulo de fluxo; uma válvula de ligação disposta ao longo do trajeto de fluxo anular dentro do módulo de fluxo, em que o trajeto de fluxo anular den- tro do módulo de fluxo se acopla ao trajeto de fluxo de produção den- tro do módulo de fluxo a jusante da válvula lateral de produção; uma válvula de controle de pressão disposta ao longo do trajeto de fluxo de produção dentro do módulo de fluxo a jusante da válvula lateral de produção; e uma válvula de parada de processo disposta ao longo do trajeto de fluxo de produção dentro do módulo de fluxo a jusante da válvula de controle de pressão.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que o módulo de fluxo ainda compreende uma ter- ceira válvula primária de barreira de produção.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende um tubo de ponte e um cole- tor, em que o tubo de ponte acopla o coletor ao módulo de fluxo.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que o corpo de conexão de linha de fluxo não inclui uma válvula primária de barreira de produção capaz de fechar o poço.