BRPI0615082B1

BRPI0615082B1 - Junta de condutor submarino tubular; condutor submarino e método para conexão de juntas de condutor submarino

Info

Publication number: BRPI0615082B1
Application number: BRPI0615082-9A
Authority: BR
Inventors: A. Fraser Thomas; E. Jennings Charles; E. Nelson John
Original assignee: Vetco Gray Inc.
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2018-03-06
Also published as: WO2007025210A3; US7963336B2; GB2456653B; US20070044973A1; NO20080916L; GB0820510D0; NO340231B1; GB0804461D0; US20110192611A1; US7331395B2; US7337848B2; WO2007025210A2; GB2456654A8; US20080149390A1; GB2443776A; BRPI0615082A2; US20070044975A1; GB2456654B; GB2443776B; US20070044974A1

Abstract

sistema de acoplamento de condutor submarino pré-carregado. um sistema de condutor submarino offshore tem juntas de condutor submarino, cada uma tendo um pino e uma caixa. o pino tem um perfil externo sulcado que é engatado por um elemento de travamento portado pela caixa de outra junta de condutor submarino. um anel de acionamento engata o elemento de travamento para mover o mesmo para uma posição travada. uma aranha retrátil suporta uma coluna do condutor submarino enquanto a nova junta está sendo ajustada. uma ferramenta de ajuste no piso de posicionamento de condutor submarino move o anel com relação ao elemento de travamento, fazendo com que o elemento de travamento se mova para a posição travada.

Description

(54) Título: JUNTA DE CONDUTOR SUBMARINO TUBULAR; CONDUTOR SUBMARINO E MÉTODO PARA CONEXÃO DE JUNTAS DE CONDUTOR SUBMARINO (51) Int.CI.: E21B 17/01 (30) Prioridade Unionista: 16/12/2005 US 60/751,185, 16/12/2005 US 60/751,187, 23/08/2005 US 60/710,417 (73) Titular(es): VETCO GRAY INC.

(72) Inventor(es): THOMAS A. FRASER; CHARLES E. JENNINGS; JOHN E. NELSON

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JUNTA DE CONDUTOR SUBMARINO TUBULAR; CONDUTOR SUBMARINO E MÉTODO PARA CONEXÃO DE JUNTAS DE CONDUTOR SUBMARINO”

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados [001] A presente invenção reivindica os benefícios do pedido provisório No. 60/710.417, depositado

em 23	de	agosto de	2005,	do	pedido provisório	No.
60/751.	185,	depositado	em 16	de	dezembro de 2005 e	do
pedido	provisório No.	60/751	.187	, depositado em 16	de

dezembro de 2005.

Campo da Invenção [002] Essa invenção se refere em geral a condutor submarino de poços offshore e, em particular, a um sistema para a conexão de juntas de condutor submarino. Fundamentos da Invenção [003] Em operações de alinhamento offshore em águas profundas, o operador realizará as operações de alinhamento através de um condutor submarino de perfuração. O condutor submarino (riser) de perfuração se estende entre o conjunto de boca de poço submarino no leito do mar e a embarcação de perfuração. O condutor submarino de perfuração é constituído de várias juntas e seções individuais. Essas seções são presas uma à outra e correm de um piso de posicionamento de condutor submarino. O condutor submarino de perfuração também tem normalmente um número de condutos auxiliares que se estendem em torno do tubo central principal. Os condutos auxiliares suprem pressão de fluido hidráulico para o elemento de prevenção de explosão submarino e o pacote de condutor submarino marinho inferior. Um tipo recente de condutor submarino de perfuração não exige linhas auxiliares espaçadas em torno do mesmo. Esse tipo de condutor submarino de perfuração é construído para suportar alta pressão, e o elemento de

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2/22 prevenção de explosão é localizado no equipamento de perfuração.

[004] A tubulação central de uma junta de condutor submarino de perfuração tem um elemento de pino em uma extremidade e um elemento de caixa na outra extremidade. O pino de uma junta de condutor submarino alinha a caixa da próxima junta de condutor submarino. Em um tipo de junta de condutor submarino, flanges se estendem para fora a partir do pino e da caixa. O operador conecta os flanges com vários parafusos espaçados em torno da circunferência do acoplamento. Em outro tipo de condutor submarino, segmentos individuais ou segmentos de travamento são espaçados em torno da circunferência da caixa. Um parafuso é conectado a cada segmento de travamento. A rotação do parafuso faz com que o segmento de travamento avance para engatar um perfil formado na extremidade de um pino.

[005] Nesses sistemas, uma aranha ou suporte de condutor submarino em um piso de posicionamento de condutor submarino se move entre uma posição retraída para uma posição engatada para suportar as juntas de condutor submarino ajustadas anteriormente enquanto a nova junta de condutor submarino está sendo colocada em engate com a coluna. O movimento da onda pode fazer com que a embarcação se mova para cima e para baixo com relação ao condutor submarino.

[006] Em ambos os tipos de condutor submarino, os trabalhadores utilizam chaves inglesas para ajustar os parafusos. O pessoal empregado para prender os parafusos ou cavilhas é exposto a riscos de ferimento. Além disso, o ajuste de parafusos individuais é uma tarefa demorada. Freqüentemente quando se move o equipamento de perfuração de um local para outro, o condutor submarino precisa ser

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3/22 puxado e armazenado. Em águas muito profundas, a retração e recolocação do condutor submarino é uma tarefa muito cara. Pelo menos um sistema automatizado é ilustrado na patente U.S. No. 6.330.918 para o ajuste dos parafusos de segmento de travamento de condutor submarino.

Sumário [007] O sistema de condutor submarino offshore inclui um piso de posicionamento de condutor submarino tendo uma abertura. Cada junta do condutor submarino tem uma caixa em uma extremidade e um pino na outra extremidade. O pino tem um perfil externo sulcado, e um elemento de travamento é portado pela caixa para realizar o movimento de uma posição destravada para uma posição travada em engate com o perfil do pino. Um anel é engatado com o elemento de travamento.

[008] Uma aranha retrátil é suportada pelo piso na abertura para suportar uma primeira junta de condutor submarino na abertura enquanto a extremidade de uma segunda junta de condutor submarino é presa em engate com a extremidade da primeira junta de condutor submarino. Uma ferramenta é suportada pelo piso na abertura para mover o anel com relação ao elemento de travamento, fazendo com que o elemento de travamento se mova para a posição travada para conectar as primeira e segunda juntas. Preferivelmente, a ferramenta tem uma pluralidade de unidades montadas em torno da abertura no piso de posicionamento de condutor submarino.

[009] Em uma modalidade, a ferramenta move o anel axialmente quando move o anel para a posição travada. Em outra modalidade, a ferramenta gira o anel para fazer com que o elemento de travamento se mova para a posição travada.

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4/22 [0010] Cada unidade da ferramenta tem um elemento de engate e um dispositivo de posicionamento para mover o elemento de engate para dentro a partir de uma posição retraída para uma posição engatada em engate com o anel. Em uma modalidade, um dispositivo de acionamento move o elemento de engate axialmente para mover o anel axialmente da posição destravada para a posição travada. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista esquemática ilustrando um condutor submarino construído de acordo com essa invenção;

A figura 2 é uma vista em corte de um acoplamento do condutor submarino da figura 1, tomada ao longo da linha 2-2 da figura 1;

A figura 3 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino da figura 2, tomada ao longo da linha 33 da figura 2, mas ilustrada em uma posição desconectada;

A figura 4 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino da figura 2, tomada ao longo da linha 44 da figura 2, mas ilustrada em uma posição desconectada;

A figura 5 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino similar à figura 4, mas ilustrando o acoplamento de condutor submarino em uma posição conectada;

A figura 6 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino como ilustrado na figura 5, e ilustrando uma ferramenta de aperto para conectar e desmontar o acoplamento de condutor submarino;

A figura 7 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino e da ferramenta de aperto ilustrados na figura 6 tirada ao longo da linha 7-7 da figura 6, mas ilustrando a ferramenta de aperto em uma posição retraída;

A figura 8 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino e da ferramenta de aperto, tirada ao

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5/22 longo da linha 8-8 da figura 7 e ilustrando a ferramenta de aperto na posição retraída;

A figura 9 é uma vista em corte do acoplamento de condutor submarino e da ferramenta de aperto da figura 8, mas ilustrando a ferramenta de aperto em uma posição engatada;

A figura 10 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa de um acoplamento de condutor submarino, ilustrada em uma posição travada;

A figura 11 é uma vista ampliada de uma parte do acoplamento da figura 10, e ilustrando um entalhe para reter o anel de came em uma posição superior;

A figura 12 é uma vista em perspectiva do entalhe ilustrado na figura 11, juntamente com uma parte do condutor submarino;

A figura 13 é uma vista em elevação lateral do acoplamento de condutor submarino da figura 10, ilustrando uma trava para travar o anel de came na posição travada;

A figura 14 é uma vista em corte do acoplamento da figura 10, e ilustrando uma ferramenta de composição para conectar e desmontar o acoplamento, e ilustrada em uma posição retraída;

A	figura 15 é	uma vista	em corte parcial	da
ferramenta	de composição	da figura	14, e ilustrando	a
ferramenta	em uma posição	engatada,	antes do movimento	do

anel de came para baixo para a posição travada;

A figura 16 é uma vista em corte similar à figura 15, mas ilustrando o anel de came e a ferramenta de ajuste na posição travada;

A figura 17 é uma vista esquemática ilustrando o conjunto de circuitos hidráulicos da ferramenta de ajuste da figura 14;

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A figura 18 é uma vista em corte lateral de uma parte de uma modalidade alternativa de um acoplamento de condutor submarino e de uma ferramenta de ajuste;

A figura 19 é uma vista parcialmente em corte, superior, da ferramenta de ajuste da figura 18.

Descrição Detalhada da Invenção [0011] Com referência à figura 1, um condutor submarino de perfuração 11 é ilustrado de forma esquemática se estendendo de uma plataforma flutuante 13 para os poços de perfuração offshore. O condutor submarino 11 é suportado em tensão pelos tensionadores 15 suspensos a partir da plataforma 13. O condutor submarino 11 é feito de uma pluralidade de juntas de condutor submarino 17, cada uma com aproximadamente entre 12 e 22 metros de comprimento. Cada junta de condutor submarino 17 tem um elemento tubular central 18 de um diâmetro desejado. Tipicamente, várias linhas auxiliares 19 são espaçadas em torno do exterior do tubo central 18 para suprir fluidos para o elemento de prevenção de explosão submarino para várias operações de perfuração e finalização. As linhas auxiliares 19 são consideravelmente menores em diâmetro do que o tubo central 18. Se um elemento de prevenção de explosão de superfície for utilizado, linhas auxiliares 19 poderão ser omitias.

[0012] Cada junta de condutor submarino 17 tem um flange superior 20 adjacente à sua extremidade superior e um flange inferior 21 adjacente à sua extremidade inferior. As linhas auxiliares 19 se estendem através e são suportadas por furos fornecidos em cada flange 20, 21. Um pacote de condutor submarino marinho 23 inclui vários componentes acionados hidraulicamente, tal como um elemento de prevenção de explosão, êmbolos de tubo, e um mecanismo de desconexão rápida. O pacote de condutor submarino marinho inferior 23 também tem um conector hidráulico em

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7/22 sua extremidade inferior que conecta o mesmo a um conjunto de boca de poço submarino 25.

[0013] Com referência à figura 3, um mandril ou pino 2 6 é soldado ou formado em uma extremidade de cada tubo central 18, que é ilustrada como a extremidade superior, nesse exemplo. O pino 26 tem um aro 27 em sua extremidade superior, e o flange superior 20 é soldado ou formado de maneira integral com o pino 26. Um perfil externo 29 é localizado no exterior do pino 26 logo abaixo do aro superior 27. O perfil externo 29 pode ter uma variedade de formatos, mas compreenderá pelo menos um sulco: nessa modalidade compreende um número de sulcos de extensão circunferencialmente paralela.

[0014] Um encaixe ou caixa 31 é soldado ou formado na extremidade oposta de cada tubo central 18. A caixa 31 se estende abaixo do flange inferior 21, e durante o ajuste, desliza sobre o pino 26 e aterrissa no aro superior 27. As vedações (não ilustradas) vedarão a caixa 31 ao pino 26. O pino 26 e a caixa 31 ambos possuem espessuras transversais maiores do que o tubo central 18.

[0015] A caixa 31 tem uma pluralidade de janelas espaçadas de forma circunferencial 33 formadas em sua parede lateral. Cada janela 33 é geralmente retangular nessa modalidade. Um segmento de travamento 35 é portado dentro de cada janela 33 para mover entre uma posição retraída, ilustrada na figura 3, e uma posição travada, ilustrada na figura 6. Cada segmento de travamento 35 tem sulcos 37 em seu lado interno que combinam com o perfil externo 29 quando travados.

[0016] Um anel de came anular 39 circunda a caixa 31 e tem uma superfície afunilada 41 em seu lado superior que engata uma superfície afunilada coincidente no exterior de cada segmento de travamento 35. Nesse exemplo,

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8/22 a movimentação do anel de came 39 da posição inferior ilustrada na figura 3 para a posição superior ilustrada na figura 6 faz com que os segmentos de travamento 35 se movam para dentro para a posição travada. As dimensões da caixa 31 e do pino 2 6 são selecionadas de forma que quando a caixa 31 aterrissa no aro superior 27, os sulcos 37 estejam axialmente desalinhados com o perfil 29 por uma quantidade pouca. Quando o anel de came 39 empurra os segmentos de travamento 35 para o engate com o perfil 29, a ação de cunhagem dos segmentos de travamento 35 que engatam o perfil 29 exercerá uma força descendente na caixa 31, criando uma conexão pré-carregada entre o pino 26 e a caixa 31.

[0017] A superfície afunilada do anel de came 41 forma um afunilamento de travamento com os segmentos de travamento 35, impedindo que o anel de came 39 deslize para baixo a menos que uma força significativa seja aplicada. No entanto, como uma característica de segurança, preferivelmente vários entalhes carregados por mola 43 (apenas um sendo ilustrado) são espaçados em torno do exterior da caixa 31 abaixo dos segmentos de travamento 35. Os entalhes 43 encaixam por pressão sob o anel de came 39 quando a conexão é ajustada. Além disso, preferivelmente uma placa de desgaste 45 é localizada na borda inferior de cada janela 33.

[0018] De acordo com as figuras 4 e 5, cada linha auxiliar 19 tem uma extremidade inferior 47 que desliza de forma vedada sobre uma extremidade superior 49 da linha auxiliar 19 da próxima junta de condutor submarino inferior 17. As extremidades inferior e superior 47, 49 podem ser invertidas. Os recessos 51 podem ser localizados no exterior do anel de came 39 para evitar o contato com as extremidades de linha auxiliar 47, 49. Como pode ser

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9/22 observado pela comparação das figuras 4 e 5, a movimentação do anel de came 39 da posição inferior na figura 4 para a posição superior da figura 5 não afeta o engate das extremidades inferior e superior da linha auxiliar 47, 49.

[0019] Uma variedade de ferramentas diferentes pode ser empregada para movimentar o anel de came 39 da posição inferior para a posição superior e vice-versa. Uma tal ferramenta de aperto 53 é ilustrada nas figuras de 6 a 9. A ferramenta de aperto 53 é suportada em uma placa de base tipo aranha 55, que é ajustada a partir de duas ou mais placas retráteis que definem uma abertura circular central 57, quando na posição interna, através da qual as juntas de condutor submarino 17 podem passar.

[0020] Uma pluralidade de braçadeiras de suporte 59 é montada na aranha 55 para realizar o movimento deslizante radial na placa de base da aranha 55 com relação ao eixo geométrico do condutor submarino 11. As braçadeiras de suporte 59 são espaçadas circunferencialmente em torno da abertura 57. As braçadeiras 59 são ilustradas em uma posição engatada na figura 6 no lado inferior do flange superior 20 para suportar o peso do condutor submarino suspenso abaixo. Os cilindros hidráulicos 61 são ilustrados na figura 7 para retrair cada uma das braçadeiras 59 para permitir que o condutor submarino seja abaixado ou elevado. No exemplo ilustrado, a parte de cilindro de cada cilindro hidráulico 61 é montada de forma estacionária na placa de base da aranha 55 e sua haste alternada é fixada a uma extremidade externa de uma das braçadeiras 59. Na posição estendida, a extremidade interna da cada braçadeira 59 está quase ou pode estar em contato com o tubo central 18. Na posição retraída, as extremidades internas das braçadeiras 59 estarão localizadas radialmente para fora do perímetro da abertura central 57.

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10/22 [0021] Um carro 63 é portado de forma deslizante em cada braçadeira 59 entre uma posição engatada interna, ilustrada na figura 6, e uma posição desengatada externa, ilustrada na figura 8. O carro 63 tem uma pluralidade de pinos de retenção 65 com lingüetas em suas extremidades inferiores, cada uma das quais desliza dentro de uma fenda em formato de T 67 no lado superior de cada braçadeira 59. Um cilindro hidráulico de posicionamento 69 golpeia o carro 63 entre as posições estendida e retraída. Nesse exemplo, cada cilindro hidráulico 69 é montado de forma estacionária em uma das braçadeiras 59 e tem uma haste alternada 71 que engata cada carro 63.

[0022] O carro 63 compreende um par de placas laterais verticais espaçadas que fornece suporte para um pistão de acionamento de extensão vertical 73. Nesse exemplo, um cilindro móvel 75 alterna com relação a um pistão fixo 73, mas o inverso pode ser empregado. A pressão de fluido hidráulico fará com que o cilindro móvel 75 se mova entre uma posição superior e uma posição inferior enquanto o pistão 73 permanece estacionário. Um elemento ou mandíbula de engate 77 localizado no lado interno de cada cilindro hidráulico 75 engata o anel de came 39 para fazer com que o anel de came 39 se mova para cima e para baixo em união com os cilindros hidráulicos 75. A mandíbula 77 é um elemento de canal com os flanges horizontais superior e inferior que deslizam sobre os lados superior e inferior do anel de came 39. O flange inferior da mandíbula 77 pressionará e liberará o entalhe 43 (figura 3) do anel de came 39 quando o anel de came 39 está na posição superior, para permitir que o anel de came 39 seja puxado para baixo durante o desmonte das juntas de condutor submarino 17.

[0023] Durante a operação, quando do ajuste do condutor submarino 11 (figura 1) para abaixar o mesmo para

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11/22 dentro do mar, o operador coloca a placa de base de aranha 55 em uma posição interna, definindo a abertura central 57 para o condutor submarino 11. O operador retrai as braçadeiras 59 (figura 7) e as mandíbulas (figura 8) e se assegura de que o anel de came 39 está na posição inferior ilustrada na figura 8. O operado então abaixa uma primeira junta de condutor submarino 17 através da abertura 57 (figura 8) e conecta a mesma ao pacote de condutor submarino marinho inferior 23 (figura 1), que é normalmente armazenado abaixo da plataforma 13. O operador faz com que os cilindros hidráulicos 61 (figura 7) movam as braçadeiras 59 para dentro, então abaixa a primeira junta de condutor submarino 17 até que o flange superior 20 esteja apoiado nas braçadeiras 59, como ilustrado na figura 8. O operador abaixa uma segunda junta de condutor submarino 17 e aterrissa a mesma na extremidade superior da primeira junta de condutor submarino 17, como ilustrado na figura 8.

[0024] O operador então aplica pressão aos cilindros hidráulicos 69 para fazer com que as mandíbulas 77 engatem o anel de came 39, como ilustrado na figura 9. O operador então supre pressão hidráulica aos cilindros de acionamento 75 para mover o anel de came 39 para a posição superior ilustrada na figura 6. Quando do movimento para a posição superior, o anel de came 39 empurra os segmentos de travamento 35 para o engate de travamento com o perfil 29. Enquanto faz isso, a conexão entre as juntas de condutor submarino 17 será pré-carregada. O operador então retrai os cilindros hidráulicos 69 para retrair as mandíbulas 77 e move os cilindros de acionamento 75 de volta para uma posição inferior. Uma vez que as mandíbulas 77 são liberadas do anel de came 39, os entalhes 43 (figura 3) encaixarão sob pressão sob o anel de came 39 para garantir que não se mova para baixo.

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12/22 [0025] Quando o operador está pronto para instalar a próxima junta de condutor submarino 17, ele eleva toda a coluna de condutor submarino das braçadeiras de suporte 59, retrai as braçadeiras 59 com os cilindros hidráulicos 61 (figura 7) e abaixa o condutor submarino 11 pelo comprimento de uma junta de condutor submarino 17 para repetir o ciclo. O operador pode desmontar as juntas 17 do condutor submarino 11 pela inversão do procedimento.

[0026] As figuras de 10 a 17 ilustram uma segunda modalidade. As juntas de condutor submarino 17 são construídas geralmente da mesma forma que na primeira modalidade, exceto pelo fato de o acoplamento ser invertido. Os mesmos números são empregados para os componentes que são substancialmente iguais. Durante o ajuste, a caixa 31 está na extremidade superior de uma junta de condutor submarino 17 e está voltada para cima. O pino 26 está na extremidade inferior da próxima junta de condutor submarino 17 para alinhar a caixa 31. Um anel de came 79 é movido de uma posição superior para baixo para empurrar os elementos de travamento 35 para o engate de travamento com o perfil ou pino 26.

[0027] Como na primeira modalidade, o anel de came 79 tem um interior afunilado que coincide com o exterior de cada segmento de travamento 35. Nessa modalidade, uma lingüeta 81, que pode ser um parafuso, é presa a cada segmento de travamento 35 e se estende para fora. A lingüeta 81 tem uma cabeça aumentada 83 em sua extremidade. O anel de came 79 tem uma fenda interna 85 para cada lingüeta 81. A fenda 85 tem uma parte de largura aumentada 85a (figura 11) que receberá a cabeça 83. Uma parte de largura reduzida 85b é localizada radialmente para dentro a partir da parte de largura aumentada 85a para aprisionar a cabeça 83 dentro da parte aumentada da fenda

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85a, mas permite o movimento deslizante vertical do anel de came 79. À medida que o anel de came 79 se move para baixo, o mesmo deslizará com relação à lingüeta 81. A parte de largura reduzida da fenda 85b é afunilada de modo que quando o anel de came 79 é empurrado para cima, o mesmo exerça uma força para fora na cabeça da lingüeta 83, puxando o segmento de travamento 35 radialmente para fora do engate com o perfil do pino 29.

[0028] A figura 11 ilustra um entalhe 87 que pode ser empregado para reter de forma liberável o anel de came 79 em uma posição superior. O entalhe 87 compreende uma aba plana de metal resiliente, formando uma mola, como ilustrado na figura 12. Uma pluralidade de entalhes 87 é espaçada em torno da caixa 31, cada um localizado a uma distância curta acima dos segmentos de travamento 35. Um recesso 88 formado no exterior da caixa 31 para cada entalhe permite que cada entalhe 87 se deforme internamente. Preferivelmente, cada entalhe 87 se projeta para fora a partir do exterior da caixa 31 por uma distância curta, servindo também para resistir ao movimento ascendente do anel de came 79 enquanto os entalhes 87 estão em suas posições naturais ilustradas na figura 11. A ferramenta de ajuste, a ser descrita subseqüentemente, empurra os entalhes 87 para dentro dos recessos 88 quando engata o acoplamento, permitindo, dessa forma, que o anel de came 79 seja movido para cima. Quando o anel de came 79 está na posição superior, uma parte inferior de seu interior se apoiará nos entalhes projetados 87 para reter o anel de came 79 em sua posição superior. Outros tipos de entalhes são possíveis.

	[0029]	A figura	13	ilustra	uma	pluralidade de
travas	opcionais	89 que travam	o anel	de	came 79 em uma
posição	inferior	travada.	As	travas	89	são espaçadas

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14/22 circunferencialmente em torno do exterior da caixa 31. Nessa modalidade, cada trava 89 está localizada diretamente abaixo de um dos entalhes 87. Um entalhe 91 é formado na borda inferior do anel de came 79 para deslizar sobre cada trava 89. A trava 89 pode ter uma variedade de configurações para encaixe por pressão no engate com uma parte do entalhe 91. Nesse exemplo, a trava 89 tem um par de lóbulos orientados por mola 93 que engatam os ombros 95 formados nos lados opostos de cada entalhe 91. Uma força ascendente no anel de came 79 de magnitude suficiente fará com que as travas 89 sejam liberadas.

[0030] Com referência à figura 14, um exemplo de equipamento de manuseio para o ajuste e desmonte do acoplamento das figuras de 3 a 5 ou figuras de 10 a 13 é ilustrado. O equipamento de manuseio inclui uma pluralidade de placas de base de aranha 97. As placas de base 97 compreendem dois ou mais segmentos que cercam o condutor submarino 11 e são movidas a partir de uma posição retraída (não ilustrada) para uma posição interna, que é ilustrada na figura 14. Em sua posição interna, as bordas internas parcialmente circulares das placas de base de aranha 97 definem uma abertura circular 98 através da qual o condutor submarino se estende. A abertura 98 é menor em diâmetro do que os flanges de condutor submarino 21. Os segmentos de placa de base de aranha 97 são movidos entre as posições retraída e interna pelos cilindros hidráulicos (não ilustrados).

[0031] Uma pluralidade de unidades de ajuste 99 é montada nas placas de base de aranha 97 em torno da abertura 98. As unidades 99 (apenas duas ilustradas) são orientadas nas linhas radiais que se estendem a partir do eixo geométrico da abertura 98. Preferivelmente, cada unidade de ajuste 99 compreende um par de braçadeiras de

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15/22 suporte reto paralelas 101. Uma parte interna de cada braçadeira de suporte 101 engata o lado inferior de um dos flanges de condutor submarino 21 para suportar a coluna de condutor submarino. As braçadeiras de suporte 101 podem ser montadas de forma rígida às placas de base de aranha 97 e movem em união com as mesmas entre as posições retraída e interna.

[0032] Cada unidade de ajuste 99 também tem um carro 103 que é montado entre as duas braçadeiras de suporte 101 de cada unidade. O carro 103 compreende um par de placas paralelas retas (apenas uma é ilustrada). Cada carro 103 se move de uma posição retraída (figura 14) para uma posição engatada (figura 15), com relação à placa de base de aranha 97 e braçadeiras de suporte 101. Preferivelmente, esse movimento é manuseado por um cilindro hidráulico de posicionamento orientado horizontalmente 105. Cada carro 103 suporta um braço 106 que se estende entre as duas placas retas paralelas do carro 103 ao longo de uma linha radial do eixo geométrico de abertura 98. O braço 106 tem uma extremidade externa conectada por um pino articulado 107 ao carro 103. Um elemento de engate 109 é montado em uma extremidade interna do braço 106. O elemento de engate 109 pode ser similar à mandíbula 77 da figura 6 ou pode diferir da mesma. Nessa modalidade, o elemento de engate 109 compreende flanges superior e inferior que se projetam para dentro para encaixar nos lados superior e inferior do anel de came 79, de forma similar à mandíbula 77.

[0033] Um par de conexões 111 (apenas uma ilustrada) é montado em lados opostos do braço 106 de cada unidade 99 para fazer com que o elemento de engate 109 se mova entre as posições superior e inferior. Cada conexão 111, nesse exemplo, é uma placa geralmente triangular,

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16/22 tendo um pino articulado 113 em sua extremidade inferior que é montado de forma articulada a uma extremidade de um cilindro hidráulico de acionamento 115. A extremidade oposta do cilindro hidráulico de acionamento 115 é conectada por um pino articulado 117 às duas placas de suporte retas do carro 103. A conexão 111 tem um furo de avanço que encaixa de forma solta em torno de um pino articulado 119 se estendendo a partir do braço 106. A conexão 111 tem um pino articulado externo 121 que se estende para dentro de um furo alongado 123 formado em cada placa vertical do carro 103.

[0034] Na operação da modalidade ilustrada nas figuras de 14 a 16, as placas de base de aranha 97 são movidas para a posição interna para definir a abertura 98, e a junta de condutor submarino 17 é abaixada até que seu flange 21 seja suportado nas braçadeiras de suporte 101. O operador abaixa uma próxima junta de condutor submarino 17 e alinha seu pino 26 na caixa 31 da junta de condutor submarino 17 sendo suportada pelas braçadeiras de suporte 101. O operador então golpeia os cilindros hidráulicos de posicionamento 105, fazendo com que os carros 103 se movam para dentro a partir da posição ilustrada na figura 14 para a ilustrada na figura 15. Na posição interna, o elemento de engate 109 engatará o anel de came 79.

[0035] O operador então supre energia para os cilindros de acionamento 115, que se movem a partir de uma posição retraída ilustrada nas figuras 14 e 15 para a posição estendida da figura 16. Esse movimento faz com que os elementos de engate 109 engatem completamente o anel de came 79 e pressionem as molas de entalhe 87 (figura 11). O movimento continuado dos cilindros de acionamento 115 faz com que os elementos de engate 109 se movam para baixo. Quando o anel de came 79 alcança a posição inferior, as

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17/22 travas 89 (figura 13) encaixam por pressão em engate com os ombros 95 nos entalhes 91 para prender de forma liberável o anel de came 79 na posição inferior. Além disso, as molas de entalhe 87 flexionam para fora à medida que o anel de came 79 passa abaixo das mesmas, ilustrado na figura 11.

[0036] Uma vez na posição travada da figura 16, o operador supre energia para os cilindros hidráulicos de posicionamento 105, fazendo com que cada unidade 99 se mova para a posição retraída da figura 14. O operador retrai os cilindros de acionamento 115, o que move os elementos de engate do braço 109 de volta para uma posição superior para o próximo acoplamento. O operador recolhe as juntas de condutor submarino conectadas 17 com o guindaste e guinchos de perfuração (drawworks) (não ilustrado), então retrai as placas de base de aranha 97 e braçadeiras de suporte 101. O operador então abaixa as juntas de condutor submarino 17 até que o próximo acoplamento seja alcançado.

[0037] Preferivelmente, as capacidades hidráulicas para ambas as modalidades das figuras de 6 a 9 e de 14 a 16 são mais do que é necessário para a realização da função. Isso permite que o equipamento continue a operar se uma ou mais unidades falharem. Por exemplo, a figura 17 ilustra o circuito hidráulico para a segunda modalidade das figuras de 14 a 16. Nesse exemplo, existem seis unidades 99 (figura 14), cada uma tendo um cilindro de posicionamento hidráulico 105 e um cilindro de acionamento 115. Uma fonte de pressão hidráulica 125 supre pressão de fluido hidráulico para os cilindros de posicionamento 105 em paralelo através das linhas hidráulicas 127, 129. De forma similar, a fonte de pressão hidráulica 125 supre pressão hidráulica para os cilindros de acionamento 115 em paralelo através de linhas hidráulicas 131 e 133. Cada cilindro hidráulico 115 é conectado às linhas principais 131 e 133

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18/22 através de linhas de ramificação contendo válvulas 135, 137. As válvulas 135, 137 são utilizadas também para conexão de cada cilindro hidráulico de posicionamento 105 com as linhas principais 127, 129.

[0038] Dessa forma, desde que os cilindros hidráulicos restantes 105, 115 tenham capacidade suficiente para suportar o peso da coluna de condutor submarino para mover o anel de came 39 (figura 3) ou o anel de came 79 (figura 10), um ou mais dos cilindros hidráulicos 105, 115 podem ser eliminados das operações simplesmente pelas válvulas de acionamento 135, 137 para uma posição fechada. Por exemplo, em uma modalidade preferida, três das unidades 99 (figura 14) são adequadas para o ajuste e desmonte de um acoplamento de condutor submarino. Conseqüentemente, três cilindros hidráulicos 105, 115 podem ser desativados pelas válvulas de fechamento 135, 137. Preferivelmente, os três cilindros a serem desativados não estarão todos localizados perto um do outro de forma a evitar um desequilíbrio de força sendo aplicada. O sistema ilustrado na figura 17 permite que a operação continue no caso de vazamento ou falha de um ou mais dos cilindros 105, 115.

[0039] Com referência às figuras 18 e 19, nessa modalidade um condutor submarino é ilustrado sem linhas auxiliares. O condutor submarino pode ser um condutor submarino de perfuração de alta pressão do tipo para uso com um elemento de prevenção de explosão de superfície. Cada junta de condutor submarino 136 tem uma caixa de condutor submarino 139 que recebe um pino de condutor submarino 141 a próxima junta de condutor submarino perfurado a partir de cima. Uma pluralidade de segmentos de travamento 143 é transportada nas janelas dentro da caixa de condutor submarino 139. Cada segmento de travamento 143

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19/22 tem um perfil 145 em sua extremidade interna para engate de um perfil coincidente no pino de condutor submarino 141.

[0040] Um anel de came 147 é portado no exterior da caixa de condutor submarino 139 para realizar o movimento axial. O anel de came 147 é mantido contra a rotação por pinos (não ilustrados). O anel de came 147 desliza entre a posição superior ilustrada na figura 18 para uma posição inferior. Quando faz isso, o lado afunilado para dentro do anel de came 147 empurra contra os lados afunilados para fora dos segmentos de travamento 143 para mover os mesmos para a posição travada. Nessa modalidade, o anel de came 147 tem rosas 149 em seu exterior. Um anel de acionamento 151 localizado no lado externo do anel de came 147 tem roscas em seu interior que coincidem com as roscas 149. O anel de acionamento rotativo 151 fará com que o anel de came 147 se mova axialmente entre as posições superior e inferior.

[0041] Várias ferramentas podem ser empregadas para fazer com que o anel de acionamento 151 gire. Nessa modalidade, três unidades de ajuste 152 são ilustradas (figura 19), mas o número pode ser menor ou maior. Cada unidade de ajuste 152 tem um segmento de cremalheira 153, que é um elemento arqueado de um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro externo do anel de acionamento 151. Com três unidades 152, cada um dos segmentos de cremalheira 153 se estende até 120 graus. Cada segmento de cremalheira 153 tem um elemento de engate 155 em sua extremidade interna para engatar o anel de acionamento 151. Nessa modalidade, uma parte de fricção serve como elemento de engate 155 para engatar por fricção o diâmetro externo do anel de acionamento 151. Alternativamente, o elemento de engate 155 pode ser de outro tipo, tal como um elemento de pino que

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20/22 engata um furo ou recesso formado no anel de acionamento 151.

[0042] Cada segmento de cremalheira 153 tem uma pluralidade de dentes de engrenagem 157 formados ao longo de sua borda inferior. Uma engrenagem cilíndrica 159 (spur gear) é montada abaixo de cada segmento de cremalheira 153 em engate com os dentes 157. A engrenagem cilíndrica 159 é girada por uma fonte rotativa, tal como um motor hidráulico 161. O motor hidráulico 161 é montado em um feixe de suporte 163. Um cilindro hidráulico de posicionamento 165 golpeará o motor hidráulico 161 e o segmento de cremalheira 153 entre as posições retraída e engatada com relação ao feixe de suporte 163. O feixe de suporte 163 é montado em uma placa de base de aranha 167, que não é ilustrada na figura 19. A placa de base de aranha 167 se move radialmente entre as posições retraída e interna e define uma abertura para o condutor submarino quando na posição interna.

[0043] Cada unidade 152 tem um suporte arqueado 169, cada suporte 169 tendo um conjunto de elementos de deslizamento 171. Os elementos de deslizamento 171 compreendem segmentos em formato de cunha portados em recessos e tendo dentes para agarrar o exterior da caixa de condutor submarino 139. Os suportes 169 são montados nas extremidades internas dos feixes de suporte 163 para engatar a caixa de condutor submarino 139 para suportar o peso do condutor submarino. Outros dispositivos para suportar a coluna de condutor submarino são possíveis.

[0044] Na operação das modalidades das figuras 18 e 19, a junta de condutor submarino 136 será abaixada através de uma abertura no piso de posicionamento de condutor submarino, e as placas de base de aranha 167 serão movidas para dentro, como ilustrado na figura 18, o que faz

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21/22 com que os elementos de deslizamento 171 engatem e suportem o peso do condutor submarino enquanto a próxima junta de condutor submarino é abaixada para o lugar. Durante esse intervalo, as unidades 152 estão na posição retraída ilustrada na figura 19. Após o pino 141 da nova junta de condutor submarino ter alinhado a caixa 139 da junta de condutor submarino 136 mantida pelos elementos deslizantes 171, o operador supre energia para os cilindros hidráulicos de posicionamento 165 para mover o elemento de engate 155 para dentro do engate com o diâmetro externo do anel de came 151. O operador então supre energia para os motores hidráulicos 161, que, por sua vez, fazem com que as engrenagens cilíndricas 159 girem os segmentos de cremalheira 153 por um número determinado de graus. Essa rotação faz com que o anel de acionamento 151 gire com relação ao anel de came 147. As roscas 149 fazem com que o anel de came 147 se mova para baixo, empurrando cada segmento de travamento de condutor submarino 143 em engate com o perfil ou pino 141.

[0045] A invenção apresenta vantagens significativas. As modalidades ilustradas não empregam parafusos, que possam ser perdidos ou danificados. Ademais, o sistema não exige a presença de pessoas nas proximidades do acoplamento de condutor submarino no piso de posicionamento de condutor submarino enquanto o mesmo está sendo criado ou desmontado. O sistema é automatizado e rápido.

[0046] Apesar de a invenção ter sido ilustrada em apenas algumas de suas formas, deve ser aparente aos versados na técnica que a mesma não está limitada a isso, mas pode receber várias mudanças sem se distanciar do escopo da invenção. Por exemplo, apesar de a ferramenta de aperto na modalidade das figuras 18 e 19 ser ilustrada com

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22/22 relação a um condutor submarino que não emprega linha auxiliar em torno de sua circunferência, pode ser utilizada com um condutor submarino tendo linhas auxiliares.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Junta de condutor submarino tubular (17), caracterizada por compreender:

um tubo tendo um eixo longitudinal, uma caixa em uma extremidade e um pino (26) em uma extremidade oposta, a caixa tendo uma parede lateral e pelo menos uma abertura (57) através da parede lateral, o pino (26) tendo um perfil externo (29) formado no mesmo;

pelo menos um segmento de travamento (35) conduzido pela caixa para movimento para dentro, em relação ao eixo, a partir de uma posição destravada para uma posição travada, em que o pelo menos um segmento de travamento (35) é estendido através da abertura (57) na parede lateral da caixa para engatamento com o perfil externo (29) do pino (26) de uma junta adjacente de condutor submarino (17); e um anel (39) em engatamento com o segmento de travamento (35) para resultar em que o segmento de travamento (35) se mova para a posição travada em resposta ao movimento do anel (39) em uma primeira direção ao longo do eixo longitudinal do tubo, compreendendo adicionalmente:

um entalhe (87) que mantém de forma liberável o anel (39) na posição destravada.
2. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o entalhe (87) é liberável em resposta a uma força aplicada em uma direção transversal à direção axial.
3. Junta de condutor submarino tubular (17), caracterizada pelo fato de que compreende:

um tubo tendo um eixo longitudinal, uma caixa em uma extremidade e um pino (26) em uma extremidade oposta, a caixa tendo uma parede lateral e pelo menos uma abertura

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2/7 (57) através da parede lateral, o pino (26) tendo um perfil externo (29) formado no mesmo;

pelo menos um segmento de travamento (35) conduzido pela caixa para movimento para dentro, em relação ao eixo, a partir de uma posição destravada para uma posição travada, em que o pelo menos um segmento de travamento (35) é estendido através da abertura (57) na parede lateral da caixa para engatamento com o perfil externo (29) do pino (26) de uma junta adjacente de condutor submarino (17); e um anel (39) em engatamento com o segmento de travamento (35) para resultar em que o segmento de travamento (35) se mova para a posição travada em resposta ao movimento do anel (39) em uma primeira direção ao longo do eixo longitudinal do tubo, em que:

o segmento de travamento (35) tem uma superfície de came voltada para fora; e o anel (39) tem uma superfície de came voltada para dentro que desliza contra a superfície de came do segmento de travamento (35) à medida que o anel (39) se move axialmente para forçar o segmento de travamento (35) para a posição travada.
4. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o anel (39) se move axialmente sem rotação para fazer com que o segmento de travamento (35) se mova para a posição travada.
5. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um segmento de travamento (35) compreende:

uma pluralidade de segmentos (35) espaçados em torno da caixa (31).

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6. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada uma das juntas de condutor submarino (17) compreende adicionalmente:

um par de flanges (20, 21), cada um se estendendo radialmente a partir do tubo adjacente a cada uma das extremidades; e uma pluralidade de tubos auxiliares (19) espaçados em torno de cada tubo e suportados pelos flanges (20, 21) nas extremidades opostas do tubo.
7. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o anel (39) de cada uma das juntas de condutor submarino (17) está localizado entre a caixa (31) e os tubos auxiliares (19).
8. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que:

o anel (39) de cada uma das juntas de condutor submarino (17) tem uma superfície externa contendo uma pluralidade de recessos (88) se estendendo axialmente em alinhamento axial com os tubos auxiliares (19).
9. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que:

cada uma das caixas (31) tem um ombro interno (95) que é contatado por uma superfície de carga do pino (26) de uma junta adjacente dentre as juntas de condutor submarino (17); e o perfil (29) e os segmentos (35) são posicionados para induzir que uma força de pré-carga seja aplicada entre o ombro interno (95) e a superfície de carga quando os segmentos (35) estão na posição travada.
10. Junta de condutor submarino (17), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada

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4/7 uma das juntas de condutor submarino (17) compreende adicionalmente:

um dispositivo de retração localizado de forma cooperativa entre cada um dos segmentos (35) e o anel (39), o dispositivo de retração movendo cada um dos segmentos (35) da posição travada para a posição destravada em resposta ao movimento axial do anel (39) em uma segunda direção em relação aos segmentos (35).
11. Condutor submarino (11), para conexão entre um piso de posicionamento de condutor submarino e uma instalação submarina e constituído de uma pluralidade de juntas de condutor submarino (17), caracterizado pelo fato de que cada uma das juntas de condutor submarino (17) compreende:

um tubo com um eixo longitudinal, uma caixa (31) em uma extremidade e um pino (2 6) em uma extremidade oposta, a caixa (31) tendo um interior que recebe o pino (26) de uma junta adjacente das juntas de condutor submarino (17);

o pino (26) de cada junta de condutor submarino (17) tendo um perfil externo (29) sulcado formado no mesmo;

uma pluralidade de segmentos (35) conduzidos pela caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17), os segmentos espaçados circunferencialmente em torno do eixo para movimento de uma posição externa destravada para uma posição interna travada em engatamento com o perfil (29) de uma junta adjacente dentre as juntas de condutor submarino (17);

um anel (39) circundando a caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17) e tendo uma superfície de came cônica (41) em engatamento com um lado externo de cada um dos segmentos (35) para induzir que os segmentos (35) se movam para a posição travada em resposta

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5/7 ao movimento axial do anel (39) em uma primeira direção em relação ao segmento de travamento (35);

uma lingueta (81) se estendendo para fora a partir do lado externo de cada um dos segmentos, cada uma das linguetas (81) tendo uma cabeça (83) em uma extremidade exterior; e uma fenda (85) de came formada em um lado interno do anel (39), a cabeça (83) de cada uma das linguetas (81) localizada em uma das fendas (85) de came, de forma que o movimento axial do anel (39) na segunda direção puxa para fora a cabeça (83) de cada uma das linguetas (81) para mover os segmentos da posição travada para a posição destravada.
12. Condutor submarino (11), para conexão entre um piso de posicionamento de condutor submarino e uma instalação submarina e constituído de uma pluralidade de juntas de condutor submarino (17), caracterizado pelo fato de que cada uma das juntas de condutor submarino (17) compreende:

um tubo com um eixo longitudinal, uma caixa (31) em uma extremidade e um pino (2 6) em uma extremidade oposta, a caixa (31) tendo um interior que recebe o pino (26) de uma junta adjacente das juntas de condutor submarino (17);

o pino (26) de cada junta de condutor submarino (17) tendo um perfil externo (29) sulcado formado no mesmo;

uma pluralidade de segmentos (35) conduzidos pela caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17), os segmentos espaçados circunferencialmente em torno do eixo para movimento através de uma abertura (57) correspondente na parede tubular da caixa (31) de uma posição externa destravada para uma posição interna travada

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6/7 em engatamento com o perfil (29) de uma junta adjacente dentre as juntas de condutor submarino (17);

um anel (39) circundando a caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17) e tendo uma superfície de came cônica (41) em engatamento com um lado externo de cada um dos segmentos (35) para induzir que os segmentos (35) se movam para a posição travada em resposta ao movimento axial do anel (39) em uma primeira direção em relação ao segmento de travamento (35); em que cada uma das juntas compreendem adicionalmente:

um entalhe (87) que mantém de forma liberável o anel (39) na posição destravada, o entalhe (87) sendo liberável em resposta a uma força axial de amplitude selecionada no anel (39) na direção da posição travada.
13. Condutor submarino (11), para conexão entre um piso de posicionamento de condutor submarino e uma instalação submarina e constituído de uma pluralidade de juntas de condutor submarino (17), caracterizado pelo fato de que cada uma das juntas de condutor submarino (17) compreende:

um tubo com um eixo longitudinal, uma caixa (31) em uma extremidade e um pino (2 6) em uma extremidade oposta, a caixa (31) tendo um interior que recebe o pino (26) de uma junta adjacente das juntas de condutor submarino (17);

o pino (26) de cada junta de condutor submarino (17) tendo um perfil externo (29) sulcado formado no mesmo;

uma pluralidade de segmentos (35) conduzidos pela caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17), os segmentos espaçados circunferencialmente em torno do eixo para movimento através de uma abertura (57) correspondente na parede tubular da caixa (31) de uma posição externa destravada para uma posição interna travada

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7/7 em engatamento com o perfil (29) de uma junta adjacente dentre as juntas de condutor submarino (17);

um anel (39) circundando a caixa (31) de cada uma das juntas de condutor submarino (17) e tendo uma superfície de came cônica (41) em engatamento com um lado externo de cada um dos segmentos (35) para induzir que os segmentos (35) se movam para a posição travada em resposta ao movimento axial do anel (39) em uma primeira direção em relação ao segmento de travamento (35); em que cada uma das juntas compreendem adicionalmente:

uma trava (89) que mantém de forma liberável o anel (39) na posição travada, a trava (89) sendo liberável em resposta a uma força direcionada radialmente para dentro.
14. Método para conexão de juntas de condutor submarino (17), cada uma das juntas de condutor submarino (17) tendo um eixo longitudinal, o método sendo caracterizado por compreender:

fornecer cada uma das juntas de condutor submarino (17) com uma caixa (31) em uma extremidade e um pino (26) em uma extremidade oposta, o pino (26) tendo um perfil externo (29) sulcado;

montar na caixa (31) pelo menos um segmento de travamento (35) e um anel (39) tendo uma superfície de came interno em engatamento com uma superfície de came externa no segmento de travamento (35);

posicionar o pino (26) de uma primeira junta de condutor submarino (17) dentro da caixa (31) de uma segunda junta de condutor submarino (17); e movimentar o anel (39) da segunda junta de condutor submarino (17) ao longo do eixo longitudinal para induzir que o segmento de travamento (35) da segunda junta de condutor submarino (17) se mova para dentro através da

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8/7 abertura (57) na caixa (31) para uma posição travada em engatamento com o perfil (29) do pino (26) da primeira junta de condutor submarino (17), o método compreendendo adicionalmente:

travar o anel (39) na posição travada quando o segmento de travamento (35) alcança a posição travada.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de movimentar o anel (39) compreende movimentar o anel (39) axialmente sem rotação.

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