BRPI0409594B1 - Dispositivo para remoção de detritos a partir de um furo de sondagem com o uso de um ejetor - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO PARA REMOÇÃO DE DETRITOS A PARTIR DE UM FURO DE SONDAGEM COM O USO DE UM EJETOR” A presente invenção diz respeito a um processo e um dispositivo para a remoção de detritos a partir de furos de sondagem submarinos durante a perfuração.

Fundamentos Na perfuração de furos de sondagem em formações subterrâneas detritos são formados e transportados até a superfície pelo fluido de perfuração. Ao perfurar poços ao largo da costa, por exemplo, para produção de óleo e/ou gás, água é comumente usada como fluido de perfuração ao perfurar as partes extremas superiores dos furos. Os detritos serão, assim, contaminados e podem ser depositados no fundo do mar. A partir de um único poço serão tipicamente formadas várias centenas de metros cúbicos de detritos. É assim necessário que os detritos sejam transportados para fora do furo de sondagem de modo a não depositarem grandes pilhas que obstruem trabalho adicional com o poço ou cabeça de poço, e podem danificar estruturas. À medida que a perfuração é uma operação muito dispendiosa, altas exigências são feitas quanto à confiabilidade operacional e à capacidade de ser suficiente para que o equipamento seja usado para transportar os detritos. Circundando o furo de sondagem pode existir uma base guia através da qual a coluna de perfuração fica disposta. Conectando-se uma mangueira de sucção a uma base guia desse tipo, os detritos produzidos durante a perfuração poderão ser removidos.

Tecnologia da técnica anterior Várias tecnologias foram tentadas para resolver este problema, como a ensinada pela patente NO 302 043. A desvantagem dessa, e das outras tecnologias da técnica anterior, é o fato de elas serem altamente consumidoras de energia e exigirem equipamento pesado com fonte de alimentação de energia separada da superfície. Uma consequência disso é a necessidade de transporte do equipamento e de pessoal para fora da sonda de perfuração, necessidade de espaço de armazenamento do equipamento como guinchos e também fontes de alimentação de energia, e riscos relacionados com o manuseio do equipamento sobre o convés da sonda de perfuração e alojamento do pessoal.

Outrossim, verifica-se como sendo uma desvantagem de várias das tecnologias da técnica anterior o fato de que a seção transversal do sistema de sucção apresentar variações e, por conseguinte, envolver riscos de bloqueio e paralisação temporária da perfuração. É fato bem conhecido de que um ejetor com uma tubeira excêntrica pode ser usado para a sucção de sedimentos (vide patente NO 312 541). Isso possui, contudo, uma limitação rigorosa com relação à distância na qual o sedimento pode ser transportado. Ademais, deve-se notar que um veículo telecomandado (ROV) pode não ser operado com uma draga na proximidade imediata de uma coluna de perfuração durante a perfuração. A dita patente não oferece uma resposta de como configurar o equipamento para ter sempre disponível uma unidade sobressalente ou ter unidades com diferentes propriedades disponíveis.

Diversas construções diferentes de ejetores são conhecidas, por exemplo, do pedido de patente NO 2001 4843, em que a(s) tubeira ou tubeiras são excentricamente dispostas para que um bloqueio do ejetor seja evitado. É também de conhecimento comum o fato de que, para dragar, uma cabeça de sucção com duas entradas pode ser aplicada, permitindo que a cabeça de sucção seja posicionada no topo do sedimento sem qualquer risco de que uma mangueira de sucção se tome bloqueada (vide pedido de patente NO 2001 6361).

Objetivos Constitui um objetivo da presente invenção prover um processo e um dispositivo para o transporte de detritos a partir de um furo de sondagem submarino durante a perfuração, de uma maneira que seja eficiente e, por outro lado, necessite de pouco equipamento. A invenção A invenção consiste de um dispositivo para remoção de detritos a partir de um furo de sondagem com o uso de um ejetor, dispositivo esse que é composto de uma primeira unidade na forma de um ROV com uma bomba ejetora rigidamente afixada munida de uma mangueira de conexão terminada com uma primeira parte de um acoplamento, e de, pelo menos, uma segunda unidade que compreende uma mangueira de sucção e um ejetor, o dito ejetor sendo munido de uma segunda parte do dito acoplamento, ditas primeira parte e segunda parte daquele acoplamento sendo adaptadas para serem conectadas entre si. Modalidades preferidas da invenção são reveladas nas reivindicações subordinadas. O processo e o dispositivo, de acordo com a invenção, habilitam o ROV ou ROVs usado(s) para acionar o ejetor, a serem utilizados para outras aplicações quando inexistir uma necessidade real de transporte de sedimentos. Para alcançar a versatilidade desejada, o ROV e o ejetor são munidos cada um com uma respectiva parte de um acoplamento que, de preferência, é operável pelo ROV. Assim, apenas uma bomba d’água com uma mangueira de conexão específica é montada sobre o ROV, que também pode ser usado para finalidades gerais. É ainda altamente preferido que o sistema de tubo ou mangueira conectado ao ejetor tenha um diâmetro constante ou, pelo menos, seja livre de estrangulamentos no sentido da extremidade de entrada para a extremidade de saída, para evitar obstáculos que possam levar a um bloqueio.

Constitui uma vantagem do presente processo o fato do mesmo possibilitar a remoção de detritos continuamente, mesmo durante a perfuração do furo de sondagem, o que constitui uma modalidade preferencial do processo de acordo com a invenção. A fim de reduzir a perda de energia, o lado de saída do ejetor é configurado com uma seção transversal gradualmente crescente. Uma saída de tal natureza é comumente designada de um “difusor”.

Outra vantagem do processo e do dispositivo, de acordo com a invenção, é que compreende um equipamento de sucção baseado em ROV, de baixo peso (correspondente à patente NO 312 541), para remover sedimentos de locais com acesso limitado (estrangulado). Com isso, a bomba d’água que alimenta água ao ejetor pode ser acionada/energizada pela fonte de alimentação de energia padrão para o ROV. A unidade de sucção como tal é configurada de uma forma que não só obtém acesso aos locais limitados, mas também de uma tal forma a não danificar componentes e equipamentos vulneráveis. A invenção em maior detalhe A Figura 1 é uma vista esquemática de uma modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista de um ejetor “sobressalente” com uma mangueira de sucção de acordo com a invenção; A Figura 3 é uma vista esquemática de um aparelho alternativo de acordo com a invenção; A Figura 4 é uma vista da modalidade de acordo com a Figura 1, também incluindo uma mangueira no lado de pressão do ejetor; e A Figura 5 mostra uma alternativa para modalidades ilustradas na Figura 1 e na Figura 4.

Figura 1 mostra esquematicamente como um conjunto (unidade) 1 (dentro de um círculo), que compreende um ROV 2 tendo a ele afixada uma bomba d’água 3, uma mangueira de conexão 4 e uma primeira parte 1 la de um acoplamento, pode ser colocado adjacente a, e facilmente conectado com uma outra unidade, que compreende o ejetor 5 com mangueira ou tubo de sucção 6 que, nesta Figura, é mostrado conectado a um furo de sondagem 7 próximo ao fundo do mar 8, de modo a bombear detritos provenientes do furo de sondagem para um aterro 9 a uma distância do furo de sondagem 7. O ejetor 5 é provido com uma outra parte 1 lb do acoplamento 11, que é adaptada para ser conectada com a primeira parte 1 la do dito acoplamento. A mangueira ou tubo de sucção 6 possui uma seção transversal essencialmente constante ao longo de sua inteira extensão e está disposta tão retilineamente quanto possível. Tal ejetor 5 compreende um tubo de diâmetro essencialmente constante correspondente ao diâmetro da mangueira de sucção 6. Na modalidade ilustrada, o ejetor é provido com uma peça extrema de saída alargada 10 que funciona como um difusor e contribui para fornecer a melhor força de sucção possível a partir da potência disponível. O ejetor compreende uma ou várias tubeiras de jato (não mostradas) que são alimentadas com água pela bomba d’água 3. De preferência, o ejetor 5, de acordo com a invenção, é de um tipo com tubeiras extemamente dispostas, conforme descrito na patente NO 312 541. É ainda de maior preferência que o ejetor 5 tenha um tubo ejetor reto com duas ou mais tubeiras dispostas simetricamente em tomo do tubo, tal como descrito no pedido de patente NO 2001 4843. O conjunto 1 de ROV 2/bomba 3/mangueira de conexão 4 pode ser facilmente conectado a e desconectado do ejetor 5, conforme desejado, pelo acoplamento 11. Desta maneira, o ROV também pode ser utilizado para outras finalidades. Adicionalmente, a mangueira de sucção 6 pode ser adaptada para a conexão ao furo de sondagem 7 com outro acoplamento 12. De preferência, os acoplamentos 11 e 12 são de um tal tipo que eles possam ser operados por um ROV, preferencialmente pelo ROV, com o qual eles devem ser conectados. Tipicamente, o acoplamento 11 será de um tipo comumente designado de um acoplamento rápido. A constmção daquele acoplamento 11 como tal não é de importância, embora, geralmente, compreenda um membro de travamento que durante um curto movimento de rotação ou durante um simples deslocamento axial seja capaz de assegurar um travamento selado das partes de acoplamento 11a e 11b entre si. O membro de travamento será operável, tipicamente, pelos manipuladores externos, em comum dispostos sobre um ROV. O dito segundo acoplamento 12 pode ser do mesmo tipo que o acoplamento 11 ou de um outro tipo. O dito ejetor 5 é alimentado com água pela bomba d’água 3. Um aspecto característico central do processo, de acordo com a invenção, é que o ROV 2 atual pode ser conectado a um ejetor 5, com uma mangueira de sucção 6, somente quando surgir a necessidade de remoção de sedimentos. Com isso, o mesmo ROV 2 encontra-se disponível para outras operações quando não houver a necessidade de remoção de sedimentos. Incidentalmente, é conveniente se a bomba d’água 3 para alimentar água ao ejetor está também disposta para suprir água a pelo menos uma tubeira disposta em ou na proximidade da extremidade de entrada da mangueira de sucção 6 para retrolavagem/expulsão de sedimento que fica preso, possivelmente, na abertura de entrada. Aquela pelo menos uma tubeira (não mostrada) também deve ser disposta no exterior da mangueira ou tubo 6 de modo a não limitar sua seção transversal.

Normalmente, o ejetor 5 fará uso da energia disponível no ROV 2 atual, por exemplo, na forma de energia hidráulica. Vários ROVs da categoria trabalho têm disponível uma energia hidráulica correspondendo a 20 a 30 kW. Comparado com a necessidade, este é um efeito comparativamente limitado. O ejetor 5 e a mangueira de sucção 6, por conseguinte, têm de ser projetados para utilização ideal do efeito, de maneira a alcançar uma força de sucção que seja suficiente para remover a quantidade de resíduos que é produzida. Outrossim, é importante que a velocidade na mangueira de sucção 6 seja suficientemente alta para evitar que sedimentos se sedimentem e obstruam a mangueira de sucção 6 ou, ainda, uma mangueira de descarga opcional 14. Figura 2 mostra um ejetor “sobressalente” 5’ com mangueira de sucção 6’ provida com respectivas partes 11b’ e 12a’ dos acoplamentos 11 e 12. Essa unidade sobressalente poderá ser idêntica à unidade mostrada na Figura 1, mas também pode ser diferente desta com respeito ao diâmetro e/ou comprimento.

Constitui um aspecto característico preferencial do processo, de acordo com a presente invenção, manter num estado de prontidão uma unidade sobressalente desse tipo, a qual compreende ejetor 5’ e mangueira de sucção 6’, que podem ser facilmente conectadas se a unidade primária toma-se obstmída ou, por outras razões, necessite de ser substituída. A unidade sobressalente pode, no seu estado de prontidão, estar localizada no fundo do mar ao lado de um furo de sondagem. Será, além disto, possível montar a(s) unidade(s) sobressalente(s) na base guia através da qual a coluna de perfuração está disposta, de modo que substituição da mangueira de sucção/unidade ejetora sobressalente possa ser efetuada muito rapidamente.

As unidades sobressalentes podem apresentar propriedades que são diferentes das propriedades do ejetor primário 5 e da mangueira de sucção 6. Por exemplo, o comprimento da mangueira de sucção 6’ pode ser diferente do comprimento da mangueira de sucção 6. Caso o comprimento da mangueira ficar mais curto, a capacidade de aspiração se tomará maior, mas o sedimento será deslocado por uma distância mais curta. É integralmente possível manter disponíveis várias unidades sobressalentes diferentes.

Figura 3 ilustra como um ROV 2 com bomba 3 e mangueira de conexão 4 com acoplamento 11, como mostrado na Figura 1, pode ser utilizado com um outro tipo de equipamento. O outro tipo de equipamento mostrado na Figura 3 é um ejetor 15 que tem uma peça de bocal 16 essencialmente rígida e comparativamente curta, para afastar sedimentos de uma área que é tipicamente de difícil acesso, tal como de uma área sob uma construção fixa 13 na forma de um cais, píer ou semelhante.

Será conveniente para muitos fins que a mangueira de sucção 6 seja flexível, já que uma mangueira como essa é mais simples de manusear do que um tubo rígido, e já que permite posicionar sua extremidade de saída mais livremente. A extremidade de entrada da mangueira de sucção está posicionada próximo ao local onde os detritos são descarregados do furo de sondagem. Se a coluna de perfuração está posicionada dentro de uma base guia, normalmente, haverá dispositivos para a afixação da mangueira de sucção à mesma. Deve-se realçar que o escopo da invenção também inclui um tubo rígido, um tubo rígido articulado ou uma combinação de um tubo rígido e de uma mangueira flexível. A Figura 4 mostra uma modalidade alternativa da invenção, pela qual uma mangueira de descarga 14 está disposta no lado de saída ou no lado de pressão do ejetor, para, com isso, aumentar adicionalmente a distância pela qual os detritos podem ser transportados para longe do furo de sondagem. Na extremidade da mangueira de descarga 14, é mostrado um dispositivo 17 para mover a extremidade extrema externa da mangueira de descarga à medida que o aterro 9 de detritos cresce. Como para a dita mangueira de sucção 6, também a mangueira de descarga 14 pode ter a forma de um tubo essencialmente rígido, embora seja preferido que pelo menos partes da mangueira de descarga sejam flexíveis. A Figura 5 mostra ainda uma outra modalidade da invenção. O aspecto característico específico dessa modalidade é que tal unidade ejetora 5, por intermédio de um acoplamento 12, é conectada diretamente a um tubo para revestimento, ou semelhante, de um poço, sem qualquer mangueira de sucção intermediária. Como ocorre com a modalidade da Figura 4, uma mangueira de descarga 14 para o transporte dos detritos do ejetor 5 a um aterro 9 é conectada ao ejetor. Uma vez que pode ser difícil acessar as regiões próximas a um poço com um ROV, ou similar, uma mangueira de extensão 18 para água é prevista proveniente do acoplamento 11 sobre o ROV 2 para o ejetor 5.

Com frequência há necessidade de renovação/desimpedimento em tomo de um furo de sondagem após concluída a perfuração, ou necessidade de remoção de sedimentos que são de difícil acesso. Para estes fins, uma draga a base de ejetor que também pode estar posicionada no fundo do mar pode ser utilizada. Esta draga (ou se houver necessidade de mais de uma destas dragas) pode ser provida com uma cabeça de sucção pontiaguda que, vantajosamente, pode ser constmída de um material macio, como plástico. Assim, o sedimento pode ser removido de locais sendo de difícil acesso, sem danificar componentes vulneráveis. A cabeça de sucção também poderá ter a forma de um tubo duplo, de forma que não haja risco de obstrução do tubo, mesmo quando trabalhando com sedimento compacto (conforme a cabeça de sucção do pedido de patente NO 2001 6361). Não há nada que impeça o uso de diversas dragas diferentes, caso surja a necessidade disso.

Se o sedimento deve ser removido, por exemplo, a partir de uma pilha de detritos, pode ser desejável posicionar a cabeça de sucção sobre o topo da pilha. Em tais casos é preferido que a extremidade de entrada da mangueira de sucção 6, 6’ disponha de uma cabeça de sucção munida de duas aberturas de admissão dispostas numa distância vertical uma da outra, para que a abertura de entrada extrema superior esteja disposta para aspirar apenas água enquanto que a abertura de entrada extrema inferior é prevista para aspirar sedimentos e água. Uma cabeça de sucção desse tipo pode ser deixada sozinha sem controle ou vigilância sem risco algum de vir a ficar obstruída.

Claims (13)

1. Dispositivo para remoção de detritos a partir de um furo de sondagem (7) com o uso de um ejetor, caracterizado pelo fato de que compreende uma primeira unidade (I) na forma de um ROV {2} com uma bomba ejetora (3) rigidamente afixada munida de uma mangueira de conexão (4) terminada com uma primeira parte (1 la) de um acoplamento (11), e pelo menos uma segunda unidade compreendendo uma mangueira de sucção (6) e um ejetor (5), o ejetor (5) sendo munido de uma segunda parte (Jlb) do acoplamento (II), a primeira parte (11 a) e a segunda parte (11b) do acoplamento (11) sendo adaptadas para serem conectadas entre si,

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a extremidade de entrada da mangueira de sucção (6) ser disposta para ser conectada a uma base guia em uma abertura do furo de sondagem (7) com um acoplamento (12) adaptado,

3. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a bomba ejetora (3), que alimenta o ejetor (5) com água, ser acionada pela fome de alimentação de energia padrão para o ROV (2).

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o ejetor (5) ser disposto na extremidade de saída da mangueira de sucção (6),

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de uma mangueira ou tubo de descarga (14) ser conectado ao lado de saída do ejetor (5) de modo que o sedimento possa ser transportado mais para longe do furo de sondagem (7).

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o ejetor (5) ser conectado diretamente a uma base guia em tomo de uni furo de sondagem (7) com um acoplamento (12) apropriado enquanto que o lado de saída do ejetor é conectado a uma mangueira de descarga (14), o ROV de preferência sendo conectado ao ejetor (5) por intermédio de uma mangueira de extensão específica (18).

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o ejetor (5) ser de um tipo munido de uma tubeira ejetora disposta completamente no exterior do orifício do tubo ejetor.

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de, na extremidade de entrada da mangueira de sucção (6), ser previsto um tubo ou cabeça de sucção com duas aberturas de entrada dispostas numa distância vertical uma da outra, a superior sendo assim disposta para aspirar apenas água enquanto que a inferior é prevista para aspirar uma combinação de sedimento e água.

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mangueira de sucção (6) e o ejetor (3) têm uma seção transversal em comum substancialmente constante.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o ejetor (5) é um ejetor com formato retilíneo com duas ou mais tubeiras simetricamente dispostas.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a extremidade de saída (10) do ejetor (5) é configurada com uma seção transversal gradualmente crescente.

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de o acoplamento (11) entre a bomba d’água (3) e o ejetor (5) ser escolhido dentre acoplamentos rápidos existentes.

13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma tubeira, disposta para ser alimentada com água pela bomba (3), é disposta próximo à extremidade de entrada da mangueira de sucção (6) para permitir o refluxo de água através da mangueira de sucção (6) para expulsar qualquer sedimento que acidentalmente tenha ficado preso na extremidade de entrada.