BR112021016504A2

BR112021016504A2 - Sistema de passagem de alimentação elétrica e métodos de uso do mesmo

Info

Publication number: BR112021016504A2
Application number: BR112021016504-5A
Authority: BR
Inventors: Erik Van Mook; Matthew Keller; Christopher Kennedy
Original assignee: Fmc Technologies, Inc.
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-10-26
Also published as: US20220154544A1; WO2020172286A1; US11795775B2; EP3927931B1; EP3927931A1

Abstract

sistema de passagem de alimentação elétrica e métodos de uso do mesmo. uma montagem de passagem de alimentação elétrica tem uma montagem inferior tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. a montagem inferior inclui um corpo externo com um alojamento inferior e um alojamento superior dispostos dentro de um espaço do corpo externo e um primeiro condutor que se estende do alojamento inferior para o alojamento superior. além disso, o alojamento inferior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a primeira extremidade e o alojamento superior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a segunda extremidade. ainda, a montagem de passagem de alimentação elétrica tem uma montagem superior tendo um corpo que se estende de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade. o segundo corpo inclui uma extremidade de pino na primeira extremidade inserida em uma abertura da segunda extremidade da montagem inferior. um segundo condutor é disposto dentro do corpo. um pistão é disposto dentro do corpo configurado para mover o segundo condutor.

Description

“SISTEMA DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA E MÉTODOS DE USO DO MESMO” Campo da Divulgação

[001] As concretizações aqui divulgadas se referem, em geral, a equipamentos submarinos de operações de petróleo e gás. Mais especificamente, as concretizações aqui divulgadas se referem a sistemas e métodos de uso para uma passagem de alimentação elétrica fornecer energia aos equipamentos submarinos.

Histórico

[002] Em petróleo e gás, as operações submarinas podem ser realizadas em águas marítimas (offshore) a grandes profundidades. A fim de recuperar os hidrocarbonetos de um poço, qualquer quantidade de sistemas elétricos pode ser implantada no fundo do mar para a realização das operações submarinas. Muitos destes sistemas elétricos precisam de redes elétricas e unidades de controle de energia de alta confiabilidade localizadas no fundo do mar, sondas offshore, e/ou dispositivos flutuantes para alimentar eletricamente diversos dispositivos. Os sistemas de energia desempenham um papel importante no fornecimento da energia necessária e confiável para os diversos sistemas elétricos. Entretanto, existem muitos desafios para a implantação dos componentes de energia no fundo do mar, tais como os requisitos dos componentes do sistema de energia que operam em ambiente submarino, uso de equipamentos eletrônicos para transmissão eficiente de energia da plataforma offshore ou da costa para as cargas elétricas submarinas, sistemas de acionamento de velocidade variável e áreas de pesquisa relacionadas aos equipamentos eletrônicos de alimentação de energia para sistemas elétricos submarinos.

[003] Em métodos convencionais, a energia é fornecida de fontes externas para os dispositivos submarinos por meio de condutores de cabo para os equipamentos de controle de processo, bombas e compressores, transformadores, motores submersos e outros equipamentos operados eletricamente. Como esses componentes estão dispostos submersamente e são normalmente fechados e protegidos por vasos de pressão à prova d'água, a energia é fornecida por meio de uma terminação e conector de cabo, que pode ser um penetrador elétrico, projetado para penetrar e fornecer energia através de uma árvore submarina.

[004] Conforme descrito acima, a instalação e operação de sistemas elétricos submarinos apresentam vários desafios. A pressão aumenta cerca de 10 bar (cerca de 145 PSI) para cada 100 m de profundidade no oceano e, portanto, para sistemas elétricos que precisam ser situados a uma profundidade de água de cerca de 3000 m, os sistemas elétricos encontram cerca de 300 bar de pressão. Nessas profundidades, todos os componentes elétricos devem ser projetados e qualificados para suportar altas pressões. Além disso, a água do mar é condutora e corrosiva, portanto, é necessário fornecer um isolamento adequado entre o equipamento elétrico e a água do mar. Como o equipamento está localizado em profundidades de até 3000 m, em caso de falha, a manutenção será um desafio e não será possível fazê-la sem trazer o equipamento à superfície. No entanto, trazer o equipamento à superfície é caro e pode resultar em longas interrupções na produção. Em alguns casos, a confiabilidade do equipamento para as aplicações submarinas deve ser projetada para mais de 20 anos.

[005] Normalmente, a energia elétrica para as operações submarinas é gerada de duas maneiras diferentes, sendo uma geração de energia offshore e a outra é a estação geradora onshore. No caso da geração de energia offshore, os geradores acionados por turbina a gás podem ser instalados nas plataformas. No caso das estações geradoras onshore, os dispositivos submarinos, como bombas elétricas submersíveis ("ESP") e compressores, estão localizados muito longe das estações geradoras onshore, o que requer um longo sistema de transmissão de energia tieback. Além disso, o uso dos sistemas de transmissão de CA de alta tensão e alta potência pode minimizar as perdas de potência e da potência reativa devido à grande capacitância do umbilical de potência. Além disso, a transmissão/ distribuição de alta tensão e alta potência a longas distâncias requer cabos elétricos fortes com boa capacidade de isolamento. O umbilical de potência pode ser totalmente elétrico ou multiplexado, em que ambas as linhas elétricas e hidráulicas são combinadas para alimentar a energia do gerador de energia para o dispositivo submarino.

Sumário

[006] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são descritos posteriormente na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar as características principais ou essenciais da matéria reivindicada, nem se destina a ser usado como um meio para limitar o escopo da matéria reivindicada.

[007] Em um aspecto, as concretizações aqui divulgadas se referem a uma montagem de passagem de alimentação elétrica podendo ter uma montagem inferior tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A montagem inferior pode incluir um corpo externo com um alojamento inferior e um alojamento superior dispostos dentro de um espaço do corpo externo e um primeiro condutor que se estende do alojamento inferior para o alojamento superior, em que pelo menos uma porção do primeiro condutor é envolta em um primeiro isolante. Além disso, o alojamento inferior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a primeira extremidade e o alojamento superior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a segunda extremidade. Além disso, a montagem de passagem de alimentação elétrica pode ter uma montagem superior tendo um corpo que se estende de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade. O segundo corpo pode incluir uma extremidade de pino na primeira extremidade inserida em uma abertura da segunda extremidade da montagem inferior; um segundo condutor disposto dentro do corpo e pelo menos uma porção do segundo condutor é envolta em um segundo isolante; um pistão disposto dentro do corpo configurado para mover o segundo condutor, e um fluido dielétrico fornecido dentro de pelo menos uma câmara do pistão. Além disso, o segundo condutor é conectado condutivamente ao primeiro condutor e um comprimento do primeiro condutor está em contato com um contato elétrico da montagem superior.

[008] Em um aspecto, as concretizações aqui divulgadas se referem a um método de conectar uma primeira extremidade de uma montagem inferior de uma montagem de passagem de alimentação elétrica a um dispositivo submarino; inserir uma extremidade de pino em uma primeira extremidade de uma montagem superior da montagem de passagem de alimentação elétrica em uma segunda extremidade da montagem inferior; passar um primeiro condutor da montagem inferior através da extremidade de pino e na montagem superior; acionar um pistão na montagem superior para mover um segundo condutor da montagem superior de modo que uma primeira extremidade do segundo condutor se mova de um primeiro contato elétrico na montagem superior para um segundo contato elétrico na montagem superior e a segunda extremidade do segundo condutor se mova para um terceiro contato elétrico; colocar o primeiro condutor da montagem inferior em contato com o primeiro contato elétrico; conectar uma segunda extremidade de uma montagem superior a uma árvore submarina; colocar o terceiro condutor de uma fonte de energia em contato com um terceiro contato elétrico na montagem superior; e alimentar dispositivos submarinos condutivamente através da montagem de passagem de alimentação elétrica.

[009] Outros aspectos e vantagens serão evidentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

[010] Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de poço de acordo com uma ou mais concretizações do estado da arte.

[011] Figura 2 é uma vista transversal de uma montagem inferior de uma montagem de passagem de alimentação elétrica de acordo com uma ou mais concretizações da presente divulgação.

[012] Figura 3 é uma vista transversal de uma montagem superior de uma montagem de passagem de alimentação elétrica de acordo com uma ou mais concretizações da presente divulgação.

[013] Figura 4 é uma vista transversal de uma montagem de passagem de alimentação elétrica de acordo com uma ou mais concretizações da presente divulgação.

Descrição Detalhada

[014] As concretizações da presente divulgação serão agora descritas em detalhes com referência às Figuras anexas. Elementos semelhantes nas várias figuras podem ser indicados por numerais de referência semelhantes por uma questão de consistência. Além disso, na seguinte descrição detalhada das concretizações da presente divulgação, inúmeros detalhes específicos são apresentados a fim de proporcionar uma compreensão mais completa da matéria reivindicada. No entanto, será evidente para aqueles técnicos no assunto que as concretizações aqui divulgadas podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outros casos, características bem conhecidas não foram descritas em detalhes para evitar complicar desnecessariamente a descrição. Além disso, será evidente para aqueles técnicos no assunto que a escala dos elementos apresentados nas Figuras anexas pode variar sem se afastar do escopo da presente divulgação.

[015] Conforme usado neste documento, o termo "acoplado" ou "acoplado a" ou "conectado" ou "conectado a", "ligado" ou "ligado a" pode indicar o estabelecimento de uma conexão direta ou indireta e não está limitado a qualquer um desses, a menos que seja expressamente mencionado como tal. Além disso, conforme usados aqui, os termos "superior" e "inferior" são usados apenas para indicar a posição relativa e podem mudar dependendo da orientação, e não estão limitados a qualquer um dos dois, a menos que expressamente referenciado como tal. Sempre que possível, números de referência iguais ou idênticos são usados nas figuras para identificar elementos comuns ou iguais. As figuras não estão necessariamente em escala e certas características e certas vistas das figuras podem ser mostradas em escala exagerada para fins de esclarecimento. Além disso, quaisquer termos que designem árvore ou cabeça da coluna/tubo de produção (ou seja, quaisquer cabeças de poço ou suspensor de coluna) em um tipo de sonda (ou seja, qualquer sonda terrestre ou sonda offshore) não devem ser considerados como limitadores do escopo da divulgação. Conforme usado neste documento, os fluidos podem se referir a pastas, líquidos, gases e/ou misturas dos mesmos. Deve ser ainda compreendido que as várias concretizações aqui descritas podem ser usadas em vários estágios de um poço, como preparação do local da sonda, perfuração, completação, abandono etc., e em outros ambientes, como sondas de recondicionamento, instalação da fratura hidráulica ou fracking, instalação de teste de poço, instalação de produção de petróleo e gás, sem se afastar do escopo da presente divulgação. Reconhece-se pelas diferentes concretizações aqui descritas que uma árvore ou cabeça da coluna de produção desempenha um papel valioso e útil na vida de um poço. Além disso, sabe-se que a configuração da montagem de passagem de alimentação elétrica e o arranjo dos componentes para fornecer energia elétrica para os dispositivos submarinos, de acordo com uma ou mais concretizações aqui descritas, podem apresentar uma alternativa econômica aos sistemas convencionais. As concretizações são descritas apenas como exemplos de aplicações benéficas, que não são limitadas a quaisquer detalhes específicos das concretizações deste documento.

[016] Em um aspecto, as concretizações aqui divulgadas se referem a uma montagem de passagem de alimentação elétrica, tal como o condutor elétrico que pode ser usado para fornecer energia para os dispositivos submarinos, por exemplo. A montagem de passagem de alimentação elétrica também pode ser denominada alternadamente como uma montagem de penetrador elétrico na presente divulgação. De acordo com as concretizações da presente divulgação, a montagem de passagem de alimentação elétrica é um aparelho que pode incluir uma montagem inferior e uma montagem superior acoplados entre si. Em um exemplo não limitativo, uma extremidade de pino da montagem superior está inserida em uma abertura da montagem inferior para conectar condutivamente um condutor da montagem inferior a um condutor da montagem superior. Um técnico no assunto compreenderá que, conectando condutivamente o condutor da montagem inferior ao condutor da montagem superior, a energia pode ser fornecida através da montagem de passagem de alimentação elétrica.

[017] Referindo-se à Figura 1, a Figura 1 ilustra a cabeça de poço 1 de acordo com uma ou mais concretizações do estado da arte. Cabeças de poços são bem conhecidas na arte, e assim, é dada uma breve visão geral para ajudar a fornecer uma visão global das concretizações aqui divulgadas. A cabeça de poço 1 inclui uma cabeça da coluna de produção 2 disposta na cabeça de poço 1. Além disso, a cabeça da coluna de produção 1 contém uma montagem de suspensor da coluna de produção 3 para engatar equipamento de fundo de poço (não mostrado). Além disso, a cabeça de poço e a cabeça da coluna de produção 2 podem incluir uma porta 4 para realizar várias operações de poço e espaço anular. Um técnico no assunto entenderia que a Figura 1 ilustra um exemplo de uma cabeça de poço; no entanto, a cabeça de poço 1 pode assumir qualquer forma (isto é, número de componentes, forma ou tamanho) conhecida na arte, sem se afastar do escopo da presente divulgação.

[018] Referindo-se agora à Figura 2, em uma ou mais concretizações, a Figura 2 ilustra uma vista transversal da montagem inferior 101 de uma montagem de passagem de alimentação elétrica (vide Figura 4) de acordo com a presente divulgação. A montagem inferior 101 pode incluir um corpo externo 114 com um espaço 115, como um sub de metal. Em algumas concretizações, um alojamento inferior 116 e um alojamento superior 117 podem ser dispostos no espaço 115. O alojamento inferior 116 e o alojamento superior 117 podem ser feitos de metal.

Propõe-se ainda que uma extremidade inferior 118 do compartimento inferior 116 e uma extremidade superior 119 do compartimento superior 117 possam se estender para fora do espaço 115 para formar uma primeira extremidade 105 e uma segunda extremidade 107 da montagem inferior 101, respectivamente. Além disso, um primeiro conector revestido com metal ("FMJ – full-metal-jacket") 104 pode ser inserido em uma abertura 132 em uma primeira extremidade 105 do alojamento inferior 116. Em um exemplo não limitativo, o primeiro conector FMJ 104 pode ser uma dupla vedação metal-metal redundante com várias conexões, como o conector FMJ da Halliburton. Em algumas concretizações, uma abertura 131 do alojamento superior 117 pode ser exposta a um ambiente circundante. Além disso, uma extremidade superior 120 do compartimento inferior 116 pode ser acoplada a uma extremidade inferior 121 do alojamento superior 117. Ainda, a extremidade inferior 121 do alojamento superior 117 pode ser roscada em uma superfície externa 122 para se conectar às roscas 123 no espaço 115. Propõe-se ainda que o alojamento superior 117 possa ter saliências 124 que se estendem para fora para assentar em um ressalto de carga interno 125 do corpo externo 114.

[019] Referindo-se ainda à Figura 2, em uma ou mais concretizações, um penetrador elétrico 126 pode ser disposto na extremidade superior 120 do alojamento inferior 116. Em um exemplo não limitativo, o penetrador elétrico 126 pode incluir elementos ópticos ou cerâmicos para permitir a transmissão elétrica. Além disso, uma vedação de metal-metal 127 pode ser inserida entre o penetrador elétrico 126 e o alojamento inferior 116. Como mostrado ainda na Figura 2, o condutor 128 pode se estender ao longo da montagem inferior 101 para se estender além da primeira extremidade 105 na montagem de suspensor da coluna de produção e conectar aos dispositivos submarinos. Em um exemplo não limitativo, o condutor 128 pode ser um fio ou um eixo feito de um material constituído de cobre, ouro, prata, alumínio, níquel-cobalto ou qualquer combinação dos mesmos. Propõe-se ainda que o condutor 128 possa ter o conector de condutor 129 ligado ao mesmo no alojamento superior 117. Um técnico no assunto compreenderá como o condutor 128 pode ter um isolante 130, tal como uma moldagem de poliéter éter cetona ("PEEK"), envolvendo um comprimento do condutor 128 para isolar ambientalmente o condutor 128. Além disso, os corpos de vidro (133a, 133b) podem ser dispostos ao redor das porções do condutor 128 e uma vedação de vidro-metal 160 pode ser inserida entre os corpos de vidro (133a, 133b) e alojamentos de metal (por exemplo, o penetrador elétrico 126). Embora se observe que a Figura 2 ilustra dois corpos de vidro (133a, 133b), um técnico no assunto entenderia que este é apenas um exemplo não limitativo e qualquer quantidade de corpos de vidro pode ser usada sem se afastar do presente escopo da divulgação.

[020] Referindo-se agora à Figura 3, em uma ou mais concretizações, a Figura 3 ilustra uma vista transversal da montagem superior 102 da montagem de passagem de alimentação elétrica (vide Figura 4) de acordo com a presente divulgação. A montagem superior 101 pode ser um corpo 139 que se estende de uma primeira extremidade 110 para uma segunda extremidade 112. Propõe-se ainda que o corpo 139 possa ter uma porção intermediária 140 que tem um diâmetro externo maior do que um diâmetro externo da primeira extremidade 110 e da segunda extremidade 112. Além disso, um segundo conector de revestimento totalmente metálico ("FMJ") 111 pode ser inserido em uma abertura 150 da montagem superior 102 na segunda extremidade 112 para ser conectado a um conector de árvore submarina de uma árvore submarina. O segundo conector FMJ 111 pode ser igual ao primeiro conector FMJ 104. Além disso, dentro da porção intermediária 140, um pistão 144 pode ser proporcionado, tal como o pistão de compensação de pressão. Em um exemplo não limitativo, o pistão 144 pode atuar (isto é, comprimir) conforme um condutor 135 se move em uma direção ascendente (vide a seta 145) para ter um conector de condutor 138 do condutor 135 da montagem superior 102 engatado a um segundo contato elétrico 136b. Além disso, um conector de condutor terminal 141 do condutor 135 da montagem superior 102 se move na direção ascendente (vide a seta 145) para entrar em contato com um terceiro contato elétrico 136c. Além disso, o pistão 144 atua quando uma extremidade de pino 134 da montagem superior 102 é inserida na abertura (vide Figura 2) da montagem inferior (vide Figura 2) de modo que o condutor (vide Figura 2) da montagem inferior se estenda além da extremidade de pino 134. Além disso, a extremidade de pino 134 pode ser equipada com vedações de retenção elastoméricas 149 para garantir que a extremidade de pino 134 seja vedada dentro da montagem inferior. Além disso, as câmaras (146, 147) em torno do pistão 144 podem ser preenchidas e vedadas com um fluido dielétrico (ou gás) para isolar fluidamente o condutor 135 e manter o pistão 144 lubrificado. Em um exemplo não limitativo, o fluido dielétrico pode ser selecionado do grupo de óleos de transformador, perfluoroalcanos, e águas purificadas. Propõe-se ainda que um lado 148 da porção intermediária 140 possa ser exposta a um ambiente circundante.

[021] Referindo-se ainda à Figura 3, em uma ou mais concretizações, um penetrador elétrico 152 pode ser disposto em uma área onde a porção intermediária 140 encontra a segunda extremidade 112. Em um exemplo não limitativo, o penetrador elétrico 152 pode incluir elementos ópticos ou cerâmicos para permitir a transmissão elétrica. Além disso, uma vedação de metal-metal 153 pode ser inserida entre o penetrador elétrico 152 e o corpo 139. Como mostrado adicionalmente na Figura 4, o condutor 135 pode se estender ao longo da montagem superior 102 para se estender a partir da primeira extremidade 110 para a porção intermediária 140. Além disso, o condutor superior 143 se estende a partir da área onde a porção intermediária 140 encontra a segunda extremidade 112 a ser ligada a uma fonte de energia de uma árvore submarina. Em um exemplo não limitativo, os condutores (135, 143) podem ser um fio ou um eixo feito de um material constituído de cobre, ouro, prata, alumínio, níquel- cobalto ou qualquer combinação dos mesmos. Propõe-se ainda que o condutor 135 possa ter o conector de condutor 138 ligado ao mesmo na primeira extremidade 110. Um técnico no assunto compreenderá como os condutores (135, 143) podem ter um isolante 151, tal como uma moldagem de poliéter éter cetona (“PEEK”), envolvendo um comprimento dos condutores (135, 143) para isolar ambientalmente o condutor (135, 143). Além disso, os corpos de vidro 154 podem ser dispostos em torno das porções dos condutores (135, 143) e uma vedação de vidro-metal 155 pode ser inserida entre os corpos de vidro 154 e os alojamentos de metal (por exemplo, o penetrador elétrico 152).

[022] Referindo-se agora à Figura 4, em uma ou mais concretizações, uma montagem de passagem de alimentação elétrica 100 de acordo com a presente divulgação é ilustrada. A montagem de passagem de alimentação elétrica 100 pode incluir a montagem inferior 101 e a montagem superior 102, como descrito nas Figuras 2 e 3. A montagem inferior 101 pode ser conectada à montagem de suspensor da coluna de produção ao assentar um primeiro ressalto 103 da montagem inferior 101 em um ressalto da montagem de suspensor da coluna de produção. Propõe-se ainda que o primeiro conector FMJ 104 possa ser usado para acoplar a primeira extremidade 105 da montagem inferior 101 a um conector de suspensor da coluna de produção da montagem de suspensor da coluna de produção. Em algumas concretizações, o segundo conector FMJ 111 pode ser usado para acoplar a segunda extremidade 112 da montagem superior 102 a um conector de árvore submarina de uma árvore submarina.

[023] Em uma ou mais concretizações, a montagem superior 102 pode ser acoplada à montagem inferior 101 de modo que um segundo ressalto 106 na segunda extremidade 107 da montagem inferior 101 se encoste e fique nivelada contra um primeiro ressalto 109 na primeira extremidade 110 da montagem superior 102. Em um exemplo não limitativo, uma extremidade de pino 134 (por exemplo, um pino de lançamento – shuttle pin) da montagem superior 102 está inserida em uma abertura (vide Figura 2) da montagem inferior 101 de modo que um condutor 128 da montagem inferior 101 é conectado condutivamente a um condutor 135 da montagem superior 102. Propõe-se ainda que a montagem superior 102 possa incluir uma pluralidade de contatos elétricos (136a, 136b, 136c, 136d). Embora se observe que a Figura 4 ilustra quatro contatos elétricos (136a, 136b, 136c, 136d), um técnico no assunto entenderia que este é apenas um exemplo não limitativo e qualquer número de contatos elétricos pode ser usado sem se afastar do presente escopo da divulgação. Em um exemplo não limitativo, uma vez que a montagem superior 102 é acoplada à montagem inferior 101, um pistão (vide Figura 3) da montagem superior 102 é acionado de modo que um primeiro contato elétrico 136a da montagem superior 102 possa entrar em contato com um conector de condutor 129 do condutor 128 da montagem inferior 101. Além disso, o conector de condutor 129 do condutor 128 da montagem inferior 101 se estende além da extremidade de pino 134 a ser inserida na montagem superior 102. Um técnico no assunto compreenderá como o pistão pode ser acionado automaticamente a partir da pressão de acoplamento da montagem superior 102 à montagem inferior 101. Além disso, um fio 137 conecta o primeiro contato elétrico 136a a um segundo contato elétrico 136b em contato com um conector de condutor 138 do condutor 135 da montagem superior 102. Um técnico no assunto compreenderá que ao acoplar a montagem inferior 101 à montagem superior 102 e tendo os contatos elétricos (136a, 136b) conectando condutivamente cada um dos condutores (128, 135), um condutor contínuo 113 é formado no interior da montagem de passagem de alimentação elétrica 100. Com o condutor contínuo 113 estando formado, a energia pode ser fornecida através da montagem de passagem de alimentação elétrica 100. Propõe-se ainda que quando a montagem superior 102 é acoplada à montagem inferior 101, o pistão (vide Figura 4) da montagem superior 102 é acionado de modo que o conector de condutor terminal 141 do condutor 135 da montagem superior 102 entra em contato com um terceiro contato elétrico 136c com um segundo fio 142 conectando do terceiro contato elétrico 136c a um quarto contato elétrico 136d. Além disso, o quarto contato elétrico 136d entra em contato com um condutor superior 143 que se estende da montagem superior 102 para ser ligado a uma fonte de energia.

[024] As montagens de passagem de alimentação elétrica, de acordo com as concretizações deste documento, são aparelhos que incluem múltiplos condutores dentro de uma montagem inferior e montagem superior, que podem incluir um pistão com um fluido dielétrico na montagem superior para compensar o movimento e a expansão térmica, e podem não incluir bolsas compressíveis responsivas ao ambiente instaladas dentro dos vários componentes que são organizados em um determinado arranjo e contidos dentro da montagem de passagem de alimentação elétrica. A eliminação das bolsas compressíveis responsivas ao ambiente e a necessidade de vários fluidos na montagem de passagem de alimentação elétrica melhora significativamente a segurança operacional, a confiabilidade e a longevidade durante as operações de perfuração, completação, produção e recondicionamento, enquanto fornece energia contínua através da montagem de passagem de alimentação elétrica. Além disso, uma extremidade de pino da montagem superior está inserida em uma abertura da montagem inferior para conectar condutivamente um condutor da montagem inferior a um condutor da montagem superior. Além disso, uma ou mais vedações de vidro-metal e vedações de metal-metal, juntamente com a moldagem PEEK, podem ser usadas para isolar ambientalmente os condutores da montagem de passagem de alimentação elétrica. Além disso, outros instrumentos e dispositivos, incluindo, sem limitação, sensores e várias válvulas, podem ser incorporados dentro da montagem de passagem de alimentação elétrica.

[025] Dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais para a distribuição submarina de energia na indústria do petróleo e gás são tipicamente condutores isolados com diferentes perfis de fluidos em cada bolsa dos referidos dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais. Os métodos convencionais podem incluir um arranjo e disposição amplos para garantir que os condutores possam ser devidamente isolados e eficazes dentro dos referidos dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais. Em alguns casos, os dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais são fabricados para incluir múltiplas ranhuras e câmaras usadas para manter as bolsas com vários perfis de fluido e um aparelho para que os vários perfis de fluido não se misturem. Tais dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais podem ser mais caros de se fabricar devido à usinagem extra necessária para se levar em conta os vários perfis de fluido. Além disso, o uso de bolsas com vários perfis de fluido pode aumentar o potencial de acúmulo de gás e ciclagem dentro dos dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais, bem como dos trajetos de vazamento para o ambiente. Além disso, os métodos convencionais apenas usam vedações elastoméricas que podem fazer com que os dispositivos de passagem de alimentação elétrica convencionais falhem consistentemente em um teste de ohms. Essa necessidade adicional por bolsas com vários perfis de fluido e vedações elastoméricas aumenta o número de trajetos de vazamento, aumenta os custos de fabricação e instalação e diminui a segurança operacional.

[026] A montagem de passagem de alimentação elétrica é frequentemente usada para auxiliar no fornecimento de energia e eletricidade para dispositivos de poços. Exemplos da montagem de passagem de alimentação elétrica podem ser usados para perfuração, aplicações de completação, incluindo fluxo natural, elevação de gás e sistemas de elevação artificial em poços onshore e offshore e para continuar produzindo para poços convencionais e não convencionais. Exemplos de montagem de passagem de alimentação elétrica, de acordo com as concretizações deste documento, podem incluir uma montagem de duas peças para tamanhos de cabeça de poço nominais que variam de 7 1/16 polegadas a 11 polegadas e acima, e com qualquer faixa de potência necessária para várias operações de poço. Conseguir uma conexão de condutor bem- sucedida da montagem de passagem de alimentação elétrica no suspensor da coluna de produção é uma parte importante de uma operação de poço. Desafios adicionais ainda existem em um ambiente submarino para conectar de forma condutiva e segura a montagem de passagem de alimentação elétrica ao suspensor da coluna de produção, enquanto minimiza os custos e proporciona confiabilidade para mudanças futuras no arranjo geral de um campo ou poço.

[027] Por conseguinte, uma ou mais concretizações na presente divulgação podem ser usadas para superar tais desafios, bem como proporcionar vantagens adicionais em relação aos métodos convencionais de retenção, como será aparente para aqueles técnicos no assunto. Em uma ou mais concretizações, uma montagem de passagem de alimentação elétrica pode ser mais segura, rápida e de custo mais baixo em comparação com os métodos convencionais devido, em parte, a vários contatos elétricos dentro da montagem de passagem de alimentação elétrica que conecta condutivamente os condutores de uma montagem inferior e superior da montagem de passagem de alimentação elétrica. Além disso, a montagem de passagem de alimentação elétrica pode compreender um pistão (com um fluido dielétrico) e uma extremidade de pino dentro da montagem superior para ajudar a conectar condutivamente o condutor da montagem inferior ao condutor da montagem superior para formar um condutor contínuo que não necessite de bolsas com vários perfis de fluido e, portanto, relaxando as tolerâncias de controle e melhorando a fabricação (ou seja, custo reduzido e tempo de fabricação reduzido). Em geral, a montagem de passagem de alimentação elétrica pode minimizar a engenharia do produto, o risco associado à montagem de passagem de alimentação elétrica, a redução do tempo de montagem, a redução de custo de hardware e redução de peso e revestimento. Além disso, um técnico no assunto compreenderá como a montagem de passagem de alimentação elétrica, de acordo com as concretizações deste documento, pode ser ligada a quaisquer dispositivos submarinos sem se afastar do escopo da presente divulgação.

[028] Ademais, os métodos da presente divulgação podem incluir o uso da montagem de passagem de alimentação elétrica 100 e outras estruturas, como nas Figuras 2-4 para fornecer energia aos dispositivos submarinos. Como o método pode ser aplicado a qualquer uma das concretizações, os numerais de referência não são referenciados para evitar confusão da numeração entre as diferentes concretizações.

[029] Inicialmente, uma montagem inferior de uma montagem de passagem de alimentação elétrica é acoplada a um suspensor da coluna de produção. Em um exemplo não limitante, um primeiro conector FMJ inserido em uma abertura de um alojamento inferior da montagem inferior é conectado a um conector de suspensor da coluna de produção de modo que um condutor da montagem inferior se estenda para o suspensor da coluna de produção. Além disso, um penetrador elétrico pode ser usado para ajudar na continuação do condutor na montagem inferior. Em seguida, uma montagem superior da montagem de passagem de alimentação elétrica é colocada na montagem inferior. Em um exemplo não limitativo, uma extremidade de pino em uma primeira extremidade da montagem superior está inserida em uma abertura de um alojamento superior da montagem inferior oposta à extremidade do conector FMJ. Além disso, um ressalto da montagem superior encosta e fica nivelado sobre um ressalto da montagem inferior. Ao inserir a extremidade de pino, um conector de condutor do condutor da montagem inferior se estende para a montagem superior através da extremidade de pino para entrar em contato com um primeiro contato elétrico. Além disso, um segundo conector FMJ inserido em uma abertura na segunda extremidade da montagem inferior é conectado a uma árvore submarina.

[030] Em algumas concretizações, um pistão é proporcionado com a montagem superior e é acionado para mover um primeiro condutor de conector do condutor da montagem superior do primeiro contato elétrico para um segundo contato elétrico. O primeiro contato elétrico e o segundo contato elétrico são conectados por meio de um fio. Além disso, o pistão move um segundo condutor de conector do condutor da montagem superior para um terceiro contato elétrico, que é conectado a um quarto contato elétrico por meio de fio. Além disso, um fluido dielétrico é fornecido dentro das câmaras do pistão para isolar e proteger os condutores, bem como lubrificar o pistão. Em uma segunda extremidade da montagem superior, um condutor superior conectado a uma fonte de energia/ elétrica se estende até a montagem superior para entrar em contato com o quarto contato elétrico de modo que a energia/ eletricidade possa ser fornecida à montagem de passagem de alimentação elétrica. Ainda, os comprimentos dos condutores nas montagens inferior e superior podem ser isolados com a moldagem PEEK. Além disso, corpos de vidro podem ser fornecidos nos condutores nas montagens inferior e superior. Propõe-se ainda que as vedações de vidro-metal possam ser fornecidas para vedar os corpos de vidro das peças de metal. Além disso, a vedação de metal-metal pode ser proporcionada para vedar quaisquer partes de metal dentro da montagem de passagem de alimentação elétrica. Com a montagem de passagem de alimentação elétrica ligada do suspensor da coluna de produção à árvore submarina, a energia/ eletricidade pode ser fornecida de uma fonte (no fundo do mar, plataforma ou onshore), através de cabos ou fios, para os condutores da montagem de passagem de alimentação elétrica, de modo que a energia/ eletricidade possa ser fornecida para os dispositivos submarinos.

[031] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com relação a um número limitado de concretizações, aqueles técnicos no assunto, dispondo do benefício desta divulgação, compreenderão que outras concretizações que não se afastem do escopo da divulgação, tal como aqui descrito, podem ser concebidas. Consequentemente, o escopo da divulgação deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

Reivindicações

1. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA caracterizada por compreender: uma montagem inferior tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a montagem inferior compreende: um corpo externo com um alojamento inferior e um alojamento superior dispostos dentro de um espaço do corpo externo, em que o alojamento inferior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a primeira extremidade, em que o alojamento superior se estende axialmente para fora do corpo externo para formar a segunda extremidade, um primeiro condutor que se estende do alojamento inferior para o alojamento superior, em que pelo menos uma porção do primeiro condutor é envolta em um primeiro isolante; e uma montagem superior tendo um corpo que se estende de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade, em que o segundo corpo compreende: uma extremidade de pino na primeira extremidade, em que a extremidade de pino está inserida em uma abertura da segunda extremidade da montagem inferior, um segundo condutor disposto dentro do corpo, em que pelo menos uma porção do segundo condutor é envolta em um segundo isolante, um pistão disposto dentro do corpo, em que o pistão é configurado para mover o segundo condutor, e um fluido dielétrico fornecido dentro de pelo menos uma câmara do pistão, em que o segundo condutor é conectado condutivamente ao primeiro condutor, em que um comprimento do primeiro condutor está em contato com um contato elétrico da montagem superior.

2. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um ressalto na primeira extremidade da montagem superior se encostar em um ressalto na segunda extremidade da montagem inferior.

3. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo primeiro isolante e pelo segundo isolante serem formados de uma moldagem de poliéter éter cetona.

4. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um lado da montagem superior adjacente ao pistão ser exposto a um ambiente circundante.

5. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela extremidade de pino ser um pino de lançamento para o comprimento do primeiro condutor a percorrer.

6. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas saliências do alojamento superior se encostarem em um ressalto de carga do corpo externo e em que as roscas do alojamento superior são rosqueadas às roscas do corpo externo.

7. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo alojamento inferior ser acoplado ao alojamento superior.

8. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela montagem superior compreender uma pluralidade de contatos elétricos.

9. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo comprimento do primeiro condutor estar em contato com um primeiro contato elétrico da pluralidade de contatos elétricos.

10. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo segundo condutor estar em contato com um segundo contato elétrico e um terceiro contato elétrico da pluralidade de contatos elétricos.

11. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela pluralidade de contatos elétricos estarem conectados por fios e pelo segundo condutor.

12. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda pelo menos um penetrador elétrico na montagem inferior e na montagem superior.

13. MONTAGEM DE PASSAGEM DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda pelo menos uma vedação de vidro-metal e pelo menos uma vedação de metal-metal com cada uma das montagens inferior e superior.

14. MÉTODO caracterizado por compreender: conectar uma primeira extremidade de uma montagem inferior de uma montagem de passagem de alimentação elétrica a um dispositivo submarino; inserir uma extremidade de pino em uma primeira extremidade de uma montagem superior da montagem de passagem de alimentação elétrica em uma segunda extremidade da montagem inferior; passar um primeiro condutor da montagem inferior através da extremidade de pino e na montagem superior; acionar um pistão na montagem superior para mover um segundo condutor da montagem superior de modo que uma primeira extremidade do segundo condutor se mova de um primeiro contato elétrico na montagem superior para um segundo contato elétrico na montagem superior e a segunda extremidade do segundo condutor se mova para um terceiro contato elétrico; colocar o primeiro condutor da montagem inferior em contato com o primeiro contato elétrico; conectar uma segunda extremidade de uma montagem superior a uma árvore submarina;

colocar o terceiro condutor de uma fonte de energia em contato com um terceiro contato elétrico na montagem superior; e alimentar dispositivos submarinos condutivamente através da montagem de passagem de alimentação elétrica.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda isolar um comprimento do primeiro e segundo condutores com uma moldagem de poliéter éter cetona.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda proporcionar uma vedação de vidro-metal em pelo menos uma porção do primeiro condutor e do segundo condutor com a moldagem de poliéter éter cetona.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender ainda proporcionar uma vedação de metal-metal dentro da montagem de passagem de alimentação elétrica.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda isolar o segundo condutor e lubrificar o pistão com um líquido dielétrico.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda expor um lado da montagem superior adjacente ao pistão a um ambiente circundante.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda vedar a extremidade de pino com uma vedação elastomérica.