BRPI0602680B1 - sistema de manuseio de tubos, sistema de perfuração, e, método de manuseio de tubos - Google Patents

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Belik Jaroslav
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position

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Abstract

"sistema e método de manuseio de tubo e sistema de perfuração". um sistema de manuseio de tubos compreende um eretor de tubos que é operável para mover um tubo de uma posição de armazenamento horizontal para uma posição inclinada. na posição inclinada, uma extremidade superior do tubo está adjacente a um convés de perfuração elevado de uma perfuradora e o tubo está a um angulo entre a horizontal e a vertical. o sistema de manuseio de tubos também compreende um sistema guia que é operável para se engatar com o tubo e controlar o deslocamento lateral do tubo quando este é movido de ser suportado na posição inclinada pelo eretor de tubo para uma posição vertical suportada pela perfuradora.

Description

“SISTEMA DE MANUSEIO DE TUBOS, SISTEMA DE PERFURAÇÃO, E, MÉTODO DE MANUSEIO DE TUBOS” FUNDAMENTOS A presente invenção refere-se genericamente a métodos e sistemas para a perfuração de poços pela utilização de juntas únicas de tubos.
Um grande número de plataformas de perfuração de menor porte armazena membros tubulares, tubos de perfuração, comandos de perfuração, e tubos de revestimento, em áreas de armazenamento horizontal fora da plataforma de perfuração. À medida que os diferentes membros tubulares se tomam necessários, são levados para o convés de perfuração à razão de um de cada vez e adicionados à coluna.de perfuração. O manuseio destes membros tubulares historicamente tem sido um trabalho altamente manual usando guinchos ou outros aparelhos de levantamento dentro da plataforma. Os sistemas automatizados para uso nestas plataformas de perfuração de “junta única” têm de ser suscetíveis de manejar com segurança uma variedade de membros tubulares enquanto não retardando os métodos de perfuração ou a manobra de tubos.
Assim, permanece a necessidade de desenvolver métodos e aparelhos para manuseio de tubos e sistemas de perfuração, que superem algumas das dificuldades precedentes enquanto prestando resultados globais mais vantajosos.
SUMÁRIO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS
As modalidades da presente invenção incluem um sistema de manuseio de tubos compreendendo um eretor de tubo manejável para transferir um tubo de uma posição de armazenamento horizontal para uma posição inclinada onde a extremidade superior do tubo está adjacente a um convés de perfuração elevado de uma plataforma de perfuração. Na posição inclinada, o tubo está a um ângulo entre a horizontal e a vertical. O sistema de manuseio de tubos também compreende um sistema guia que é operável para se engatar com o tubo e controlar o deslocamento lateral do tubo enquanto é manobrado de ser suportado na posição inclinada pelo eretor de tubo para uma posição vertical suportada pela plataforma de perfuração.
Assim, as modalidades da presente invenção compreendem uma combinação de características e vantagens que habilitam substancial otimização de transferir tubos e outros membros tubulares para e de uma plataforma de perfuração. Estas e várias outras características e vantagens da presente invenção se evidenciarão facilmente aqueles versados na técnica da leitura da seguinte descrição detalhada das modalidades preferenciais da invenção e da consulta aos desenhos apensos.
DESCR1.CÂO SUCINTA DOS DESENHOS
Para uma descrição mais detalhada da modalidade preferencial da presente invenção, referência passa a ser feita aos desenhos apensos, de acordo com os quais: a figura I é uma vista em alçado lateral de um sistema de perfuração utilizando um eretor de tubo de tubos construído de acordo com modalidades da presente invenção; a figura 2 ilustra o eretor de tubo de tubos da figura 1 em uma posição horizontal; a figura 3 ilustra o eretor de tubo de tubos da figura 1 em uma primeira posição elevada; a figura 4 ilustra o eretor de tubo de tubos da figura 1 em uma segunda posição elevada; as figuras 5A e 5B ilustram um sistema de guiamento de tubos construído dc acordo com modalidades da invenção; as figuras 6 e 7 mostram equipamento do convés de perfuração construído de acordo com modalidades da invenção; as figuras 8A-F ilustram o carregamento de tubo a partir de um sistema de manuseio de tubos de acordo com modalidades da invenção; as figuras 9A-P ilustram o carregamento de tubos sobre um sistema de manuseio de tubos das figuras 8A-F; as figuras 10A-H ilustram o carregamento de tubo a partir de um sistema de manuseio de tubos construído de acordo com modalidades da invenção; e, as figuras 11A-H ilustram o carregamento de tubo sobre o sistema de manuseio de tubos das figuras 10A-HL DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS Reportando-se a seguir à figura 1, o sistema de perfuração 10 compreende a estrutura de plataforma de perfuração 12, o sistema de içamento 14, o eretor de tubo de tubos 400, o sistema de top drive 18, e equipamento de convés de perfuração 20. A estrutura de perfuração 12 compreende a torre 22, o convés de perfuração elevado 24, e a subestrutura 26. O sistema de içamento 14 compreende o guincho de perfuração 18, o bloco de coroa mento 30, a catarina 32. O sistema de top drive 18 compreende o top drive 34, braços de elevador 36, e elevador 38. O equipamento de convés de perfuração 20 compreende a burrinha (estaleirador automático de tubo de perfuração) 48 e cunhas 50 que são localizadas no centro do poço 52. O eretor de tubo de tubos 400 move o tubo perfurador 60 de uma posição de armazenamento horizontal 62 para uma posição inclinada 64 onde a extremidade superior 66 do tubo de perfuração está substancialmente adjacente ao convés de perfuração elevado 24.
Reportando-se às figuras 2 a 4, o eretor de tubo 400 compreende a armação de eretor 402, as guias de tubo 404, o pivô 406, o cilindro elevador 408, c o trilho 410. O eretor de tubo 400 c utilizado para elevar o tubo 412 a partir da horizontal, como na figura 1, e transferir o tubo para a rampa 414 da plataforma 416. O tubo 412 é recebido pelas guias de tubo 404 montadas sobre a armação 402. O cilindro elevador 408 eleva a armação 402 a um ângulo de modo que o eixo geométrico 412 está então substancialmente paralelo com a rampa 414. A armação 402 é então movida ao longo do trilho 410 até o tubo 412 estar adjacente à rampa 414. Uma vez sobre a rampa 414, um elevador, ou algum outro mecanismo levantador pode se engatar com o tubo 414 e levantar o tubo para o interior da plataforma de perfuração 416.
Quando o tubo 412 é levantado para o interior da plataforma de perfuração 416 a partir da rampa inclinada 414, pode ser conveniente controlar o deslocamento lateral da extremidade inferior do tubo 412 para que o tubo não oscile uma vez levantado da rampa. O sistema guia tubo 500, como mostrado nas figuras 5A-B, confere guiamento ao tubo 502 quando este é movido no sentido do centro do poço 512. O sistema guia tubo 500 compreende a roda guia 504, o braço articulado 506, o cilindro de controle 508, e a armação 510. A armação 510 suporta o braço 506 e permite que o tubo 502 seja levantado para o interior da plataforma de perfuração a partir de uma rampa inclinada. A roda guia 504 se engata com o tubo 512 e controla a extremidade inferior de tubo 512 quando o tubo se desloca para a vertical quando é levantado para o interior da plataforma de perfuração. A roda guia 504 é suportada pelo braço articulado 506, a extensão da qual é controlada pelo cilindro de controle 508. Uma vez que o tubo 502 esteja sobre o centro do poço 512, a roda 504 se desengata do tubo e é retomada à sua posição inicial pelo braço articulado 506.
Reportando-se agora à figura 1, o equipamento do convés da plataforma de perfuração 20, compreendendo a burrinha 48 e cunhas 50, é usado para realizar e efetuar a separação das conexões de tubo à medida que juntas de tubo são adicionadas a, ou removidas da coluna de perfuração. A operação do equipamento de convés da plataforma de perfuração 20 é adicionalmente mostrada nas figs. 6 e 7. O sistema de burrinha 48 compreende a chave de torque 84 e o enroscador 86 montado na armação de giro 88 e o cone de alinhamento 90 montado na torre 22. A armação giratória 88 forma uma estrutura de suporte em paralelogramo que permite que o sistema de burrinha 48 seja deslocado para e do centro do poço conforme necessário.
Quando a junta de tubo 92 é baixada, o cone de alinhamento 90 alinha a junta de tubo com a coluna de perfuração 94, que é sustentada por cunhas 50. Quando a junta de tubo 92 se engata com a coluna de perfuração 94, a armação giratória 88 desloca a chave de torque 84 e o enroscador 86 no sentido do centro do poço, como mostrado na figura 7. O enroscador se engata com a junta de tubo 92 e gira o tubo de modo a acoplar a conexão roscada com a coluna de perfuração 94. A chave de torque 84 então aplica o torque necessário à conexão roscada para assegurar a conexão. Ao remover juntas de tubo da coluna de perfuração a chave de torque 84 aplica torque para desfazer a conexão e o enroscador 86 gira a junta de tubo para desfazer a conexão roscada.
Reportando-se a seguir à figura 8A, o sistema de manuseio de tubos 100 compreende o estaleiramento 102, a armação 104, o mecanismo inclinador 106, o batente limitador 108 elevado, e o conjunto descarregador de tubos 110. O conjunto descarregador 110 compreende o bloco de içamento 114 e o braço rotativo 116. Ao descarregar tubos 112 sobre o eretor de tubo 400, o mecanismo inclinador 106 levanta a extremidade do estaleiramento 102 de modo a inclinar o estaleiramento no sentido do eretor de tubo 400. O deslocamento de tubos 112 ao longo do estaleiramento 102 é limitado pelo batente limitador elevado 108.
Reportando-se a seguir às figuras 8B-8F, para carregar uma única junta de tubo 112 sobre o eretor de tubo 400, o bloco de içamento 114 é levantado, empurrando uma única junta de tubo 112 para cima. O tubo 112 é movido e passa pelo batente limitador elevado 108 no sentido do estaleiramento 102. O bloco de içamento 114 é então baixado para que o restante de tubos 118 possa ser baixado até entrar em contato com o batente limitador elevado 108. Na extremidade do estaleiramento 102, o tubo 112 é detido pelo braço 116, que é disposto em uma posição levantada. O braço 116 é então girado para baixar o tubo 112 sobre o eretor de tubo 400. O braço 116 continua a girar para baixo de modo que afastado do eretor de tubo 400. O sistema 400 pode então levantar o tubo 112 para cima e para fora do sistema de manuseio de tubos 100.
As figuras 9A-F ilustram o sistema de manuseio de tubos 100 sendo usado para armazenar tubos sendo removidos de uma coluna de perfuração. Ao transferir tubos 112 do eretor de tubo 400, o mecanismo inclinador 106 baixa a extremidade do estaleiramento 102 de modo a inclinar o estaleiramento para fora do eretor de tubo 400. O bloco de içamento 114 e batente limitador elevado 108 são retraídos para o interior do estaleiramento 102 de modo a oferecer uma superfície lisa ao longo da qual o tubo 112 pode rolar. Uma vez que o tubo 112 seja baixado e liberado pelo eretor de tubo 400, o braço 116 gira para cima de modo que levantar o tubo do eretor. O braço 116 continua a girar até o tubo 112 cair sobre o estaleiramento 102 onde rolará no sentido da extremidade distai do estaleirador.
Outro sistema de manuseio de tubos é mostrado nas figuras 10A-H e 11A-H. O sistema de manuseio de tubos 200 compreende a armação 202 que é pivotavelmente montada sobre a base 204. A inclinação da armação 202 é controlada pelo êmbolo 206. A carga e descarga de tubo no interior do sistema de manuseio de tubos 200 são efetuadas pelo conjunto transferidor de tubos 210. O conjunto transferidor de tubos 210 compreende o dedo extensível 214. O braço giratório 216, e o motor acionador 218. O conjunto 210 é deslizavelmente montado em um membro vertical da armação 202 para que o motor acionador 218 se engate com a cremalheira. A descarga de tubos do sistema de manuseio 200 é ilustrada nas figuras 10A-H. O êmbolo 206 inclina a armação 202 para que as juntas de tubo 212 tendam a se deslocar no sentido do conjunto transferidor de tubos 210. O dedo 214 se estende para separar uma única de tubo da careira de tubos armazenada na armação 202. O conjunto 210 se desloca para cima até o tubo 212 transportar a armação 202, como mostrado na figura 10B. O tubo 212 rola para baixo pelo conjunto 210 até entrar em contato com o braço 216, que está em uma posição elevada. Com o tubo 212 repousando contra o braço 216, o conjunto 210 se desloca para baixo ao longo da armação 202 para a posição ilustrada na figura 10D. O braço 216 gira então de modo a baixar o tubo 212 no interior do eretor de tubo 400 e continua a girar até alcançar uma posição abaixada como mostrado na figura 10E. Com o braço 216 na posição abaixada, o eretor de tubo 400 pode capturar o tubo 212 e mover o tubo para o convés da plataforma de perfuração. Uma vez que o eretor de tubo 400 tenha sido afastado, o conjunto 210 é reconduzido à carreira extrema superior de tubos e o braço 216 é girado de volta para a posição elevada. O carregamento do tubo proveniente do eretor de tubo 400 de volta no sistema de manuseio de tubos 200 é ilustrado nas figuras 11A-H. O êmbolo 206 inclina armação 202 para que as juntas de tubo 212 tendam a se afastar do conjunto de transferência 210. O conjunto transferidor 210 é disposto adjacente ao eretor de tubo 400, uma vez que o eretor de tubo 400 baixe o tubo 212 em uma posição horizontal. Uma vez que o eretor de tubo 400 desengate o tubo 212, o braço 216 gira para levantar o tubo 312 do eretor de tubo 400. O conjunto transferidor 210 então move a armação 202 para cima até o tubo 212 transpor o topo da armação. Uma vez dentro da armação 202, o tubo 212 é contido pelo dedo estendido 214 e o par-choque 215. O conjunto transferidor 210 volta a baixar a armação 202 até o tubo 212 estar na carreira de tubo que está sendo carregada. O dedo 214 então se retrai e o tubo 212 rolará para posição dentro da armação 202. O conjunto transferidor 210 é e então retomado à elevação correta para receber tubos do eretor de tubo 400 e o braço 216 são girados de volta para sua posição abaixada. O uso de tubo ou tubo de perfuração aqui é entendido aqui que os sistemas manipuladores descritos aqui são igualmente aplicáveis para outros membros tubulares, tal como tubos de revestimento, comando de perfuração, e outros elementos tubulares de campo petrolífero.Embora modalidades preferenciais da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, modificações das mesmas podem ser introduzidas por aqueles versados na técnica sem se afastar do âmbito ou ensinamentos da presente invenção. As modalidades descritas aqui são meramente típicas e não são limitativas. Muitas variações e modificações do sistema e aparelho são possíveis e se enquadram dentro do âmbito da invenção. Por conseguinte, o âmbito de proteção não está limitado às modalidades descritas aqui, porém somente é limitado pelas reivindicações que se seguem, o âmbito das quais inclui todo equivalente da matéria objeto das reivindicações.
REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. Sistema de manuseio de tubos, caracterizado pelo fato de que compreende: um eretor de tubo (400) manobrável para transferir um tubo (60, 412, 502, 112) de uma posição de armazenamento horizontal (62) para uma posição inclinada (64) onde uma extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) está adjacente a um convés de perfuração elevado (24) de uma plataforma de perfuração (12, 416), onde na posição inclinada (64), o tubo (60,412, 502, 112) está a um ângulo entre a horizontal e a vertical; e, um sistema guia (500) incluindo uma armação (510) acoplada à plataforma de perfuração (12, 416) e um braço articulado (506) pivotal mente montado na armação (510) c articulado para movimento angular, onde o sistema guia (500) é operável para engatar o tubo (60, 412, 502, 112) com o braço articulado (506) e controlar o deslocamento lateral do tubo (60, 412, 502, 112) quando este c movido dc scr suportado na posição inclinada (64) pelo eretor de tubo (400) para uma posição vertical suportada pela plataforma de perfuração (12, 416),
2. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eretor de tubo (400) compreende ainda: uma armação (402) p i vota ve 1 mente e deslizavelmente acoplada com um trilho; e, uma pluralidade de guias tubos (404) acopladas com a armação (402),
3. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eretor de tubo (400) compreende ainda um cilindro elevador (408) que pi vota a armação (402) em relação ao trilho,
4. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema guia (500) compreende ainda: uma roda guia (504) suportada pelo braço articulado (506), cuja roda guia (504) é configurada para se engatar com o tubo (60, 412, 502, 112).
5. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sistema guia (500) compreende ainda um cilindro de controle (508) acoplado com o braço articulado (506), onde o cilindro de controle (508) controla o alongamento do braço articulado (506).
6. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a plataforma de perfuração (12, 416) compreende ainda um elevador (38) que se engata com a extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) quando o tubo (60, 412, 502, 112) é suportado pelo eretor de tubo (400) na posição inclinado, onde o deslocamento vertical do tubo (60, 412, 502, 112) é controlado pelo elevador (38).
7. Sistema de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de manuseio de tubos (100) horizontal configurado para mover os tubos (60, 412, 502, 112) na posição de carregamento horizontal para e do eretor de tubo (400).
8. Sistema de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: uma plataforma de perfuração (12, 416) tendo um convés de perfuração elevado (24); um eretor de tubo (400) operável para mover um tubo (60, 412, 502, 112) de uma posição de armazenamento horizontal (62) para uma posição inclinada (64) onde uma extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) está adjacente ao convés de perfuração elevado (24), onde na posição inclinada (64), o tubo (60, 412, 502, 112) está a um ângulo entre a horizontal e a vertical e a extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) está deslocada do centro do poço; e, um sistema guia (500) incluindo uma armação (510) acoplada à plataforma de perfuração (12, 416) e um braço articulado (506) pivotalmente montado na armação (510) e articulado para movimento angular, onde o sistema guia (500) é operável para engatar o tubo (60, 412, 502, 112) com o braço articulado (506) e controlar o deslocamento lateral do tubo (60, 412, 502, 112) quando este é movido de ser suportado na posição inclinada (64) pelo eretor de tubo (400) para uma posição vertical suportada pela plataforma de perfuração (12, 416).
9. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o eretor de tubo (400) compreende ainda: uma armação (402) acoplada de maneira pivotável e deslizante com um trilho; e, uma pluralidade de guias de tubo (404) acopladas com a armação (402).
10. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o eretor de tubo (400) compreende ainda um cilindro elevador (408) que pivota a armação (402) em relação ao trilho.
11. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema guia (500) compreende ainda: uma roda guia (504) suportada pelo braço articulado (506), onde a roda guia (504) é configurada para se engatar com o tubo (60, 412, 502, 112).
12. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sistema guia (500) compreende ainda um cilindro de controle (508) acoplado com o braço articulado (506), onde o cilindro de controle (508) controla o alongamento do braço articulado (506).
13. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a plataforma de perfuração (12, 416) compreende ainda um elevador (38) que se engata com a extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) quando o tubo (60, 412, 502, 112) é sustentado pelo eretor de tubo (400) na posição inclinada (64), onde o deslocamento vertical do tubo (60, 412, 502, 112) é controlado pelo elevador (38).
14. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de manuseio de tubos (100) horizontal configurado para transferir tubos (60, 412, 502, 112) na posição de carregar tubos (60, 412, 502, 112) horizontal para e do eretor de tubo (400).
15. Método de manuseio de tubos, caracterizado pelo fato de que compreende: mover um tubo (60, 412, 502, 112) de uma posição de armazenamento horizontal (62) em um eretor de tubo (400); pivotar o eretor de tubo (400) de maneira que o tubo (60, 412, 502, 112) se apresente a um ângulo entre a horizontal e a vertical; mover o eretor de tubo (400) de forma que uma extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) situe-se próxima a um convés de perfuração elevado (24) de uma plataforma de perfuração (12, 416); engatar a extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) com um elevador (38) de tubos (60, 412, 502, 112) sustentado pela plataforma de perfuração (12, 416); levantar o tubo (60, 412, 502, 112) erguendo o elevador (38) no interior da plataforma de perfuração (12, 416); engatar o tubo (60, 412, 502, 112) com um sistema guia (500) enquanto o tubo (60, 412, 502, 112) está sendo levantado; pivotar uma extremidade e angular uma articulação de um braço articulado (506) do sistema guia (500) para guiar o tubo (60, 412, 502, 112) do ângulo para uma posição vertical usando o sistema guia (500) para controlar o deslocamento lateral do tubo (60, 412, 502, 112) enquanto o tubo (60, 412, 502, 112) é levantado.
16. Método de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: alinhar o tubo (60, 412, 502, 112) com uma coluna de perfuração sustentada pela plataforma de perfuração (12, 416); desengatar o sistema guia (500) do tubo (60, 412, 502, 112); e, acoplar o tubo (60, 412, 502, 112) com a coluna de perfuração.
17. Método de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o eretor de tubo (400) compreende uma armação (402) que suporta o tubo (60, 412, 502, 112) quando o tubo (60, 412, 502, 112) pivota entre a posição de armazenamento horizontal (62) e a posição inclinada (64), onde a armação (402) também se desloca ao longo do trilho de modo a posicionar a extremidade superior (66) do tubo (60, 412, 502, 112) em relação proximal com o convés de perfuração elevado (24).
18. Método de manuseio de tubos de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o sistema guia (500) compreende uma roda guia (504) suportada por um braço articulado (506), onde a roda guia (504) é configurada para se engatar com o tubo (60, 412, 502, 112) quando este é levantado pelo elevador (38).
BRPI0602680A 2005-07-19 2006-07-18 sistema de manuseio de tubos, sistema de perfuração, e, método de manuseio de tubos BRPI0602680B1 (pt)

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