BRPI0702894A2 - uma montagem de conector para um off shore riser - Google Patents
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Abstract
UMA MONTAGEM DE CONECTOR PARA UM 0FF SHORE RISER. A presente invenção se refere uma montagem de conector adaptada para conectar um membro de riser (10) de um dispositivo de riser para um outro membro de riser (10) ou (10") para conexão de um poço de petróleo para um aparelhamento de petróleo, compreendendo uma parte de macho (4> e uma parte de fêmea (6) juntamente formando um assento (38a, 38b), referida parte de macho (4) compreendendo uma porção axial de macho (36a), referida parte de fêmea (6) compreendendo uma porção axial de fêmea (36b) oposta para referida porção axial de macho (36a), referido anel de vedação (8) compreendendo uma haste anular se estendendo radialmente (102) proporcionada com uma primeira e uma segunda porção de suporte de vedação axial (35a, 35b), referida porção anular axial interconectando referidas primeira e segunda superfícies de suporte de vedação (35a, 35b) estando axialmente separadas, em que uma primeira porção se estendendo axialmente (22a) se estende em uma direção axialmente para fora a partir de referida primeira superfície de suporte de vedação (35a) e uma segunda porção se estendendo axialmente (22b) se estende em uma direção axialmente para fora a partir de referida segunda superfície de suporte de vedação (35b) Em concordância com a presente invenção, a referida montagem de conector está caracterizada pelo fato de que referida haste anular se estendendo radialmente (102) está proporcionada com uma primeira porção de suporte de vedação axial (35a> adaptada em pressão atmosférica para confinar referida porção axial de macho (36a) e adicionalmente com uma segunda porção de suporte de vedação axial (35b) adaptada durante utilização para confinar referida porção axial de fêmea (36b)
Description
"UMA MONTAGEM DE CONECTOR PARA UM OFF SHORE RISER"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a uma montagem deconector adaptada para conectar um membro de riser de umdispositivo de riser para um outro membro de riser paraconexão de um poço de petróleo para um aparelhamento depetróleo, compreendendo uma parte de macho e uma parte defêmea juntamente formando um assento, referida parte demacho compreendendo uma porção axial de macho, referidaparte de fêmea compreendendo uma porção axial de fêmeaoposta para referida porção axial de macho, referido anelde vedação compreendendo uma haste anular se estendendoradialmente proporcionada com uma primeira e uma segundaporção axial de suporte de vedação, referida porção anularaxial interconectando referida primeira e segundasuperfícies de suporte de vedação estando axialmenteseparadas, em que uma primeira porção se estendendoaxialmente se estende em uma direção axialmente para fora apartir de referida primeira superfície de suporte devedação e uma segunda porção se estendendo axialmente seestende em uma direção axialmente para fora a partir dereferida segunda superfície de suporte de vedação.
Uma tal montagem de conector é conhecida a partir dapatente norte americana número US-B-6.932.355. Outrosexemplos de anéis de vedação, conectores e montagens deconector estão descritos na patente européia número EP-A-0.412.677, na patente inglesa número GB-B-2.361.275, napatente austríaca número AT-B-392.143 e na patentenorueguesa número NO-B-303.150.Todas as montagens de conector do estado da técnicadefinidas anteriormente apresentam a desvantagem de que avedação não é suficientemente firme (cerrada) ocorrendopressões de trabalho internas.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
Um objetivo da presente invenção é o de proporcionarum anel de vedação e um conector que é firme o suficientepossivelmente ocorrendo pressões de trabalho.
Isto é conseguido por uma montagem de conector daespécie inicialmente definida, em que referida haste anularse estendendo radialmente está proporcionada com umaprimeira porção de suporte de vedação axial adaptada empressão atmosférica para confinar referida porção axial demacho e adicionalmente uma segunda porção de suporte devedação axial adaptada durante utilização para confinarreferida porção axial de fêmea. Por intermédio disto, umaposição definida da vedação é conseguida.
Adequadamente, referida haste anular se estendendoradialmente está proporcionada com uma porção anular radialse estendendo entre referida primeira porção de suporte devedação axial e referida segunda porção de suporte devedação axial, referida parte de fêmea estandoproporcionada com uma porção radial anular fêmea seestendendo em uma direção a partir de referida porção axialde fêmea em direção a referida parte de macho, referidaporção radial anular estando adaptada para ser dispostapara formar um entalhè juntamente com referida porçãoradial anular de fêmea em pressão atmosférica.Preferivelmente, referida porção anular radial ereferida porção radial anular de fêmea irão se contactaruma com a outra quando submetidas a uma sobre pressãointerna na faixa de 3.000 psi a 15.000 psi.
Adequadamente, referida porção anular radial do anelde vedação é substancialmente plana e está proporcionadacom uma primeira ranhura anular para um anel em O.Adicionalmente, referida porção radial anular de fêmea estáproporcionada com uma segunda ranhura anular para referidoanel em O. Alternativamente, a superfície radial ereferidas porções radiais anulares de fêmea são enroscadas.
Por intermédio disto, é conseguido que o anel devedação pode ser segurado no lugar na parte de fêmea antesde conexão da parte de macho para a parte de fêmea.
Alternativamente, se não existe nenhuma necessidadepara ativamente manter o anel de vedação no lugar, asuperfície radial e referidas porções radiais anulares defêmea são planas.
Preferivelmente, referida segunda ranhura anular éoblíqua em uma direção para fora da parte de fêmea. Porintermédio disto, é conseguida uma conexão simplificada doanel de vedação para a parte de fêmea.
Adequadamente, cada uma da primeira porção de suportede vedação axial, da segunda porção de suporte de vedaçãoaxial, da porção axial de macho e da porção axial de fêmeaé substancialmente plana.
Preferivelmente, referida primeira porção de suportede vedação axial contacta referida porção axial de macho ereferida segunda porção de suporte de vedação axialcontacta referida porção axial de fêmea em pressãoatmosférica.
Por intermédio disto, é conseguida uma pressãocontrolada sobre o anel de vedação em uma direção axial.
Adequadamente, uma peça é formada entre referidaprimeira porção de suporte de vedação axial e referidaporção axial de macho, e adicionalmente entre referidasegunda porção de suporte de vedação axial e referidaporção axial de fêmea quando submetida a uma sobre pressãointerna na faixa de 3.000 psi a 15000 psi.
Adequadamente, referida porção axial de machoadicional está disposta em uma distância axial em umadireção para fora a partir de referida porção axial demacho e em uma direção para fora a partir de referidaporção axial de fêmea adicional.
Preferivelmente, uma porção oblíqua anular estáproporcionada para interconectar referida porção axial demacho adicional e referida porção axial de macho.
Adequadamente, referida primeira porção e segundaporção se estendendo axialmente de referido anel de vedaçãoestão direcionadas de maneira oposta, referida primeiraporção se estendendo axialmente estando proporcionada comuma primeira porção de extremidade e referida segundaporção se estendendo axialmente estando proporcionada comuma segunda porção de extremidade, referida primeira porçãoe segunda porção de extremidades constituindo extremidadesaxiais opostas, referida vedação adicionalmente estandoproporcionada com uma porção radial anular interna, seestendendo a partir da referida primeira porção deextremidade para referida segunda porção de extremidade,referida porção radial anular interna possuindo um diâmetrosubstancialmente constante.
Preferivelmente, o tamanho radial da primeira porção eda segunda porção se estendendo axialmente é de maneira quea porção radial anular interna do anel de vedação está empressão atmosférica disposta em uma distância radialperiférica a partir de uma superfície interior anular dereferida parte de macho e referida parte de fêmea,respectivamente. Adequadamente, referida distância é de 0,5mm - 1,5 mm. Em particular, referida distância é de 1 mm.Alternativamente, referida distância é maior do que 0,5 mm.Por intermédio disto, é evitado que o anel de vedação venhaa ser danificado pela broca de poço de petróleo.
Adequadamente, a primeira porção e segunda porção seestendendo axialmente estão proporcionadas com uma primeirae uma segunda superfície axialmente oblíqua,respectivamente, oblíqua em uma direção para fora a partirde referida haste anular se estendendo radialmente,referida primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente formando um ângulo com referida porção radialanular interna, respectivamente.
Preferivelmente, a primeira porção e segunda porção seestendendo axialmente estão adaptadas para cooperar comreferido assento possuindo primeira porção oblíqua esegunda porção oblíqua possuindo um ângulo em relação àextensão axial do membro de riser, respectivamente, em queo ângulo da primeira porção oblíqua e segunda porçãooblíqua é maior do que o ângulo de referida primeirasuperfície e segunda superfície axialmente oblíquas,respectivamente, em que o limite inferior da diferença deângulo da primeira porção oblíqua e segunda porção oblíquae primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas, respectivamente, é substancialmente de 2,5°, e olimite superior da diferença de ângulo da primeira porçãooblíqua e segunda porção oblíqua e primeira superfície esegunda superfície axialmente oblíquas, respectivamente, ésubstancialmente de 6o.
Por intermédio disto, uma vedação firme (cerrada) éconseguida para vedações poliméricas.
Em particular, o limite inferior da diferença deângulo da primeira porção oblíqua e segunda porção oblíquae primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas, respectivamente, é substancialmente de 2,5°, e olimite superior da diferença de ângulo da primeira porçãooblíqua e segunda porção oblíqua e primeira superfície euma segunda superfície axialmente oblíquas,respectivamente, é substancialmente de 3,5°. Ainda mais emparticular, o limite inferior da diferença de ângulo daprimeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua e primeirasuperfície e uma segunda superfície axialmente oblíquas,respectivamente, é substancialmente de 2,5°, e o limitesuperior da diferença de ângulo da primeira porção oblíquae segunda porção oblíqua e primeira superfície e umasegunda superfície axialmente oblíquas, respectivamente, ésubstancialmente de 3o.
Por intermédio disto, uma vedação firme (cerrada) paravedações feitas de metal ou de um polímero é conseguida.
Preferivelmente, a extensão axial de referida hasteanular se estendendo radialmente é de 14 mm - 16 mm,referida primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente se estendendo axialmente por 5 mm - 20 mm, maisparticularmente por 11 mm - 13 mm, respectivamente, apartir de referida haste anular se estendendo radialmente.Em particular, a extensão axial de referida haste anular seestendendo radialmente é de 15 mm, referida primeira porçãoe segunda porção se estendendo axialmente se estendendoaxialmente substancialmente por 12 mm, respectivamente, apartir de referida haste anular se estendendo radialmente.Por intermédio disto, proporções otimizadas do anel devedação são conseguidas.
Adequadamente, referida primeira porção oblíqua esegunda porção oblíqua estão conectadas para referidasporções axiais de macho e de fêmea, respectivamente, porintermédio de uma chanfradura anular. Por conseqüênciadisto, um momento que poderia de outro modo provocar que ashastes anulares se estendendo radialmente do anel devedação viessem a flexionar para fora a partir do assento,por sua vez provocando vazamento, é em conseqüênciaevitado.
Preferivelmente, o módulo de elasticidade de pelomenos a primeira superfície e uma segunda superfícieaxialmente oblíquas, respectivamente, do anel de vedação émenor do que o módulo de elasticidade de pelos menos aprimeira porção oblíqua e a segunda porção oblíqua daspartes de macho e de fêmea. Por conseqüência disto, éconseguido que flutuação do material do anel de vedaçãoseja conseguida. Adicionalmente, é conseguido que dano doconector seja prevenido.
Adequadamente, pelo menos a primeira superfície e umasegunda superfície axialmente oblíquas, respectivamente,são feitas de titânio ou um material plástico duro tal comoplásticos peak (plástico de alta temperatura obtido porinjeção de borracha e plástico) e pelo menos a primeiraporção oblíqua e segunda porção oblíqua são feitas de aço.
Alternativamente, pelo menos a primeira superfície euma segunda superfície axialmente oblíquas,respectivamente, são feitas de uma liga de aço possuindo umbaixo módulo de elasticidade e pelo menos a primeira porçãooblíqua e segunda porção oblíqua são feitas de uma liga deaço possuindo um alto módulo de elasticidade.
Alternativamente, o módulo de elasticidade do anel devedação é menor do que o módulo de elasticidade das partesde macho e de fêmea. Em particular, o anel de vedação éfeito de titânio ou de um material plástico duro tal comoplásticos peak, isto é, material plástico de altaqualidade, e referidas partes de macho e de fêmea sãofeitas de aço. Alternativamente, o anel de vedação é feitode uma liga de aço possuindo um baixo módulo deelasticidade e referidas partes de macho e de fêmea sãofeitas de uma liga de aço possuindo um alto módulo deelasticidade. Por conseqüência disto, é também conseguidoque flutuação do material do anel de vedação sejaconseguida, e que dano do conector seja prevenido.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção irá ser descrita em maioresdetalhes posteriormente, de uma maneira não limitante, comreferência para os desenhos acompanhantes, nos quais:
A Figura IA ilustra em uma vista alçada (explodida) deuma montagem de riser possuindo um primeiro riserproporcionado com uma parte de macho incluindo umdispositivo de proteção de aperto e uma parte de fêmea, umsegundo riser com uma tal parte de macho e um terceiroriser com uma tal parte de fêmea;
A Figura IB é uma seção transversal axial da montagemde riser mostrada na Figura IA;
A Figura IC ilustra um dispositivo de bloqueio;
A Figura 2A é uma vista em perspectiva de um conectorcompreendendo a parte de macho do primeiro riser e da partede fêmea do segundo riser e do anel de vedação mostrado naFigura IA;
A Figura 2B é uma seção transversal em parte de umavista alçada (explodida) da parte de macho e da parte defêmea do conector e do anel de vedação;
A Figura 2C ilustra as partes mostradas na Figura 2Bquando montadas;
A Figura 2D ilustra as partes mostradas na Figura 2Cem pressão de trabalho;
A Figura 3A ilustra o conector mostrado na Figura 2Aem um estado montado;
A Figura 3B é uma seção transversal axial do conectormostrado na Figura 3A;
A Figura 3C é uma ampliação da porção envolvida(circulada) da Figura 3B; e
A Figura 4 ilustra o conector de uma montagem de riserproporcionado com um dispositivo de proteção de apertoalternativo.
As Figuras são somente representações esquemáticas e apresente invenção não está limitada para estasconcretizações.DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO
As Figuras IA - IB mostram uma montagem de riser (9) ,cada riser (10) constituindo uma tubulação de guia e depetróleo combinadas. Quando utilizada como tubulação deguia, ela guia um fuso de broca para perfuração de umacavidade para um poço de petróleo, enquanto que quandoutilizada como tubulação de petróleo, ela entrega opetróleo no poço de petróleo até o aparelhamento depetróleo off-shore.
O riser (10) compreende uma tubulação (Ila) feita deum material compósito, tal como fibra de carbono ou fibrade vidro, e um revestimento (Ilb), feito de metal, tal comoaço. O revestimento (Ilb) protege a tubulação (Ila) dedesgaste pelo fuso de broca. Preferivelmente, para pressãode trabalho de 15.000 psi, a espessura de parede datubulação (Ila) é de 22 mm, enquanto que a espessura deparede do revestimento (Ilb) é de 5 mm. Um tal riser reduzo peso por 1.000 kg - 2.000 kg, comparado com umcorrespondente riser feito de aço.
O riser (10) adicionalmente compreende em uma de suasextremidades (3a) uma parte de macho (4) de um conector(2), e em sua outra extremidade (3b) uma parte de fêmea (6)do próximo conector (2), conectando para um riser adicional(10', 10"), etc. Mais próximo para o poço de petróleo, umaparte de macho (4) está conectada para um equipamentosubmarino, tal como um preventivo de explosão.
Na montagem dos risers (10, 10', 10") o riser o maisinferior (10) está suportado verticalmente em umdispositivo de proteção de aperto (25) na parte de macho(4) e voltada com sua parte de fêmea (6) descendentemente.Risers são após isso conectados, um a cada vez para o riserprecedente até que a parte de macho (4) no equipamentosubmarino seja alcançado, para o qual a parte de fêmea amais inferior (6) é conectada. A parte de macho a maissuperior (4), que deveria agora estar no nível de umaparelhamento de petróleo ou o assemelhado, é conectadapara o equipamento de lateral de topo, tal como um riserdeslizante (que se coloca e se retira), um sistema detensão ou uma facilidade de processamento.
Um anel de vedação (8) está proporcionado em forma devedação conectando a parte de fêmea (6) de um riser (10)para a parte de macho (4) de um adicional riser (10). Todasas partes do conector (2) , isto é, a parte de macho (4) , aparte de fêmea (6) são feitas de aço, enquanto que o anelde vedação (8) é feito de metal, tal como titânio, ou umpolímero adequado, tal como PTFE.
0 conector (2) é preferivelmente da espécie debaioneta. Para este propósito, a parte de macho (4) estáproporcionada com duas fileiras de abas de recepção decarga (12), cada fileira possuindo quatro abas de recepçãode carga anularmente dispostas em torno da circunferênciada superfície exterior (14) da parte de macho (4) . A partede fêmea (6) está adicionalmente proporcionada com uma luvarotativa (15), adaptada para ser girada no sentido horáriocerca de 45°.
A parte de fêmea (6) está proporcionada com um par decorrespondentes ranhuras anulares (16) definindo membros derecepção de carga (17) e adicionalmente trilhas de guia(18) na forma de ranhuras dispostas axialmente em referidosmembros de recepção de carga (17) (ver também Figura 2A) . 0propósito das trilhas de guia (18) é o de guiar o par deabas de recepção de carga (12) anularmente dispostas para aranhura anular pré-determinada (16), respectivamente,durante inserção da parte de macho (4) na parte de fêmea(6). De maneira a adicionalmente facilitar referidainserção, a parte de fêmea (6) está proporcionada commembros de guia (18a) . Enquanto girando a luva (15) , osmembros de recepção de carga (17) estão colocados atrás dasabas de recepção de carga (12).
A Figura IC mostra um recurso de bloqueio (19)proporcionado sobre a parte de macho (4) na forma de umanel rotativo (19a) e um membro de bloqueio (19b)axialmente movivel, e sobre a parte de fêmea (6) na formade uma abertura (19c) (ver também Figura 2A) . Enquantogirando o anel rotativo (19a) no sentido anti-horário cercade 45°, o membro de bloqueio se projeta para a abertura(19c) da luva (15), de maneira que a luva (15) é prevenidade sofrer rotação para um estado aberto por vibração.
Quando abrindo o conector (2), o anel rotativo (19a) égirado na direção oposta, isto é, no sentido horário,provocando que o membro de bloqueio (19b) venha a serretirado a partir da abertura (19c) na luva (15). Agora, aluva (15) pode ser girada no sentido anti-horário paramovimentar os membros de recepção de carga (17) de maneiraque eles podem ser deslizados através das trilhas de guia(18) e por intermédio disto liberar a parte de macho (4) ea parte de fêmea (6) uma a partir da outra.
O dispositivo de proteção de aperto (25) (omitido naFigura 2A) na forma de um colar se estendendo radialmenteestá proporcionado no anel de bloqueio (19a) para proteçãodo conector (2) e da tubulação (Ila) quando elevando,suportando e abaixando o riser (10), em particular duranteconexão e desconexão de um par risers (10) ,respectivamente. 0 dispositivo de proteção de aperto (25) éaparafusado, colado ou soldado para o riser (10).
A Figura 2A mostra a parte de macho (4) e a parte defêmea (6) e o anel de vedação (8) na montagem do conector(2). As abas de recepção de carga (12) as mais próximaspara a parte de fêmea (6), observadas na direção axial doconector (2) quando desmontada, estão proporcionadas com ummembro de guia (26) para facilitação de inserção das abasde recepção de carga (12) nas trilhas de guia (18)proporcionadas o mais próximo para a parte de macho (4)observadas na direção axial do conector (2) quandodesmontado.
0 anel de vedação (8) está proporcionado com uma haste(102) possuindo uma porção central se estendendoradialmente (21) possuindo sobre cada lateral axial umasuperfície de suporte de vedação (35a, 35b) (ver Figura2B). 0 anel de vedação (8) está adicionalmenteproporcionado com um par de porções se estendendoaxialmente (22a, 22b) . A porção central (21) e as porçõesse estendendo axialmente (22a, 22b) possuem uma superfícieinterior comum, uma porção anular interna (24) . 0 anel devedação (8) está proporcionado em sua porção central (21)com uma ranhura anular (21a), adaptada para receber um anelem (O) (94) (ver Figura 2C) feita de um metal adequado oude um polímero adequado.
A parte de macho (4) e a parte de fêmea (6) estãoadicionalmente proporcionadas com um assento (28, 30) paraas porções se estendendo axialmente (22a, 22b),respectivamente.
Na Figura 2B é mostrado o anel de vedação (8) emrelação para a parte de macho (4) e a parte de fêmea (6). Asuperfície axialmente periférica (34a, 34b) das porções seestendendo axialmente (22a, 22b), se inclina para fora apartir da porção central (21), em um ângulo (α, β),respectivamente, em direção de uma extremidade periférica(92a, 92b), respectivamente. Linhas indicando umacontinuação imaginária das superfícies axialmenteperiféricas (34a, 34b) foram indicadas na Figura 2B, ainterseção de referidas linhas sendo simbolizada por (37a).A distância a partir da interseção (37a) e referida porçãoanular interna (24) foi simbolizada por (37b). A distância(37b) está preferivelmente na faixa de 3 mm - 5 mm, o maisadequadamente a distância (37b) é de 4 mm.
Uma superfície direcionada axialmente (40a, 40b) daparte de macho (4) e da parte de fêmea (6),respectivamente, está proporcionada com uma superfícieoblíqua (38a, 38b) com um ângulo (γ, δ), respectivamente.
Antes de conexão da peça de conexão (2) , o anel devedação (8) é colocado e bloqueado por um recurso debloqueio de vedação (31) , constituído pela ranhura (21a)proporcionada com referido anel em (O) (94) , e uma ranhuraanular disposta assimetricamente (21b) em uma parte anular(21C) voltando-se para a porção central (21) do anel devedação (8) , agora bloqueado em posição na parte de fêmea(6), de maneira que uma porção axial (35b) da porçãocentral (21) se sustenta contra uma porção axial (36b) daparte de fêmea (6).Durante conexão da peça de conexão (2) , a parte defêmea (6) é movimentada axialmente em direção à parte demacho (4) , sendo facilitada pelos membros de guia (18a) e(26) , de maneira que as abas de recepção de carga (12) sãomovimentadas através da ranhura (18) até uma porção axial(35a) sobre a outra lateral da porção central (21) do anelde vedação (8) se sustenta contra uma porção axial (36a) daparte de macho (4).
A Figura 2C mostra o anel de vedação (8) montado entrea parte de fêmea (6) e a parte de macho (4). Um anel em (O)(94) está proporcionado para auxiliar manutenção do anel devedação (8) no lugar enquanto conectando a parte de fêmea(6) para a parte de macho (4).
Como pode ser observado na Figura 2B e na Figura 2C, aparte de fêmea (6) está proporcionada com uma porção radialanular de fêmea (100) que se estende em uma direção apartir da porção axial de fêmea (36b) em direção à parte demacho (4). Quando em um estado conectado em pressãoatmosférica, a porção central (21) está disposta com umpequeno entalhe (101) em relação para a porção radialanular de fêmea (100).
Na Figura 2D é mostrada a montagem de riser quandosubmetida a uma sobre pressão interna em cargas de trabalhonormais. 0 anel de vedação (8) irá ser pressionadoradialmente em direção externa, de maneira que a porçãocentral (21) irá contactar a porção radial anular de fêmea(100), isto é, o pequeno entalhe (101) irá desaparecer.
Devido para a sobre pressão e para as tolerâncias nosgrampos (12) e (17) , as porções axiais (35a, 35b) da haste(102) não irão de nenhuma maneira tocar as superfíciesaxiais (36a, 36b) , da parte de macho (4) e da parte defêmea (6), respectivamente, isto é, a peça (103a, 103b) iráocorrer.
Adicionalmente, referida parte de fêmea (6) estáproporcionada com uma porção axial de fêmea adicional (106)que se estende substancialmente radialmente em direçãoexterna a partir da porção radial anular de fêmea (100). Aparte de macho (4) está proporcionada com uma porção axialde macho adicional (104) que se estende substancialmenteradialmente em direção externa a partir da porção axial demacho (36a). Uma porção oblíqua anular (108) estáproporcionada para interconectar a porção axial de machoadicional (104) e a porção axial de macho (36a). A porçãoaxial de macho adicional (104) está disposta em umadistância axial em uma direção para fora a partir dereferida porção axial de macho (36a) e em uma direção parafora a partir de referida porção axial de fêmea adicional(106). Por intermédio disto, uma pressão axial pré-determinada pode ser aplicada para a haste (102).
A luva rotativa (15) é após isso girada 45° no sentidohorário para movimentação das abas de recepção de carga(12) atrás dos membros de recepção de carga (17), demaneira que as abas de recepção de carga (12) e os membrosde recepção de carga (17) têm a capacidade de resistir àscargas axiais. Após isso, o anel rotativo (19a) é giradocerca de 45° no sentido anti-horário, de maneira que a luva(15) é prevenida de rotação para um estado aberto porvibração.
Como pode ser observada na Figura 2C, a extensão axialé simbolizada por (di) , enquanto que a extensão axial daprimeira porção e da segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) a partir da haste (102) em ambasdireções é simbolizada por (d2) e por (d3) , respectivamente.
É preferido que a extensão axial (di) da haste (102)esteja na faixa de 14 mm - 16 mm, em particular 15 mm,enquanto que a extensão axial (d2) e (d3) da primeira porçãoe da segunda porção se estendendo axialmente (22a, 22b)esteja na faixa de 11 mm - 13 mm, em particular 12 mm.
A primeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua(38a, 38b) estão conectadas para as porções axiais de machoe de fêmea (36a, 36b), respectivamente, por intermédio deuma chanfradura anular (110) de maneira a evitar um momentosobre as porções se estendendo axialmente (22a, 22b) quepoderiam de outro modo provocar vazamento.
A primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) se estendem radialmente em umaextensão tal que em pressão atmosférica, a porção anularinterna (24) do anel de vedação (8) está em pressãoatmosférica disposta em uma distância radial periférica (D)a partir de uma superfície interior anular (40a, 40b) daparte de macho (4) e da parte de fêmea (6),respectivamente. Desgaste ou dano do anel de vedação (8)pela broca de petróleo podem, conseqüentemente, serevitados. É preferido que a distância (D) seja de 0,5 mm -1,5 mm, mas em particular de 1 mm. Em qualquer caso, estadeveria ser maior do que 0,5 mm.
A Figura 3A mostra o conector (2) em um estadomontado.
A Figura 3B e a Figura 3C mostram como a parte demacho (4) e o revestimento (Ilb) estão dispostos natubulação (Ila) por se proporcionar ambos com umacorrespondente superfície cônica (50). Adicionalmente, aperiferia axial do revestimento (Ilb) e da parte de machorespectivamente, que desempenham um aperto na superfícieinterna axial da tubulação (Ila). A parte de macho (4) e orevestimento (Ilb) estão soldados uma para o outro em (54).
A Figura 4 mostra um conector alternativoproporcionado com um dispositivo de proteção de aperto (25)na forma de um par de metades iguais de luvas aparafusadas,soldadas ou coladas para o riser (10) .
A seguir, um par de anéis de vedação e assentosdiferentemente angulados estão apresentados em quatroexemplos.
Exemplo 1
γ = 7°δ = 7°α = 6,04°β = 6,04°
A partir disto segue-se que:
γ-α=δ-β = 0,96°
Vazamento ocorreu em pressão de trabalho aumentada.
Exemplo 2
Uma vedação com os seguintes ângulos foi testada:
γ = 8oδ = 8oα = 5,23°β = 5,23°A partir disto segue-se que:
γ - α = δ - β = 2,67°
Nenhum vazamento ocorreu mesmo em uma pressão detrabalho de cerca de 15.000 psi.
Exemplo 3
Uma vedação com os seguintes ângulos foi testada:
γ = 7°
δ = 7°
α = 4,47°
β = 4,47°
A partir disto segue-se que:
γ-α=δ-β=2,53°
Nenhum vazamento ocorreu mesmo em uma pressão detrabalho de cerca de 15.000 psi.
Exemplo 4
Uma vedação com os seguintes ângulos foi testada, avedação sendo feita de um material polimérico:
γ = 7o
δ = 7o
α = de cerca de I0
β = de cerca de I0
A partir disto segue-se que:
γ-α=δ-β = 6°
Nenhum vazamento ocorreu mesmo em uma pressão detrabalho de cerca de 15.000 psi.
A conclusão é a de que na vedação do Exemplo 1, apressão de contato por unidade de área irá diminuir devidopara o fato de que o aumento em pressão de trabalho iráprovocar um aumento da área de contato. Quanto maior a áreade contato, tanto maior o risco para vazamento.
As vedações dos Exemplos 2 - 4, provaram ao invésdisto serem suficientemente firmes (cerradas), devido parauma pressão de contato muito alta na porção de contato(limite) anular (30, 90) e (28, 90) durante montagem dasmesmas. Adicionalmente, o material da superfície do anel devedação (8) irá flutuar na porção de contato (limite)anular do anel de vedação (8).
A pressão interna de petróleo ou gás, pode estar nafaixa de 3.000 psi até 15.000 psi. Tais altas pressões irãoprovocar que a área da porção de contato (limite) anularvenha a aumentar em tamanho, em conseqüência resultando emvedação aperfeiçoada.
Deveria ser observado que é a diferença de ângulo [ (γ- α) e (δ - β), respectivamente] que cria porção de contato(limite) anular, não os ângulos anteriormente apresentadoscomo tais. Em particular, a diferença de ângulo [(γ - α) e(δ - β)] está na faixa substancialmente entre 2,5° e 6o,enquanto que γ > α e δ > β. Bons resultados foramconseguidos com um limite inferior da diferença de ângulode 2,5° e com um limite superior de 4o levando-se emconsideração anéis de vedação feitos de aço e com um limiteinferior da diferença de ângulo de 2,5° e com um limitesuperior de 6o para anéis de vedação feitos de um materialpolimérico.
Deveria também ser observado que a diferença de ângulo(γ - α) pode possuir um valor enquanto que a outradiferença de ângulo (δ - β) pode possuir um outro valor.Deveria ser adicionalmente observado que o ângulo γpode ser escolhido diferentemente do que o ângulo δ. 0mesmo se refere aos ângulos α e β.
De maneira a evitar flutuação do material sobre osassentos da parte de macho (4) ou da parte de fêmea (6) , omódulo de elasticidade do anel de vedação (8) é escolhidomenor do que o módulo de elasticidade da parte de macho (4)e da parte de fêmea (6) . Isto pode ser conseguido pelautilização de aço nas partes de conector, enquantoproduzindo o anel de vedação (8) de titânio ou de ummaterial plástico duro, tal como plásticos peak.Alternativamente, o anel de vedação (8) poderia ser feitode uma liga de aço possuindo um baixo módulo deelasticidade, enquanto que a parte de macho (4) e a partede fêmea (6) poderiam ser feitas de uma liga de açopossuindo um alto módulo de elasticidade.
Embora a presente invenção tenha sido descrita comreferência para concretizações especificas, deverá serobservado por aqueles especializados no estado da técnicaque a presente invenção não é para ser considerada comoestando limitada para as concretizações ilustrativas,preferidas e vantajosas descritas anteriormente, mascertamente, um número de variações e de modificações éconceptivel dentro do escopo de proteção das reivindicaçõesde patente posteriormente.
Claims (31)
1. Uma montagem de conector adaptada para conectar ummembro de riser (10) de um dispositivo de riser para umoutro membro de riser (10' ou 10") para conexão de um poçode petróleo para um aparelhamento de petróleo,compreendendo uma parte de macho (4) e uma parte de fêmea(6) juntamente formando um assento (38a, 38b), referidaparte de macho (4) compreendendo uma porção axial de macho(36a), referida parte de fêmea (6) compreendendo uma porçãoaxial de fêmea (36b) oposta para referida porção radialaxial de macho (36a), referido anel de vedação (8)compreendendo uma haste anular se estendendo radialmente(102) proporcionada com uma primeira e uma segunda porçãode suporte de vedação axial (35a, 35b), referida porçãoanular axial interconectando referidas primeira e segundasuperfícies de suporte de vedação (35a, 35b) estandoaxialmente separadas, em que uma primeira porção seestendendo axialmente (22a) se estende em uma direçãoaxialmente para fora a partir de referida primeirasuperfície de suporte de vedação (35a) e uma segunda porçãose estendendo axialmente (22b) se estende em uma direçãoaxialmente para fora a partir de referida segundasuperfície de suporte de vedação (35b), caracterizada pelofato de que referida haste anular se estendendo radialmente(102) está proporcionada com uma primeira porção de suportede vedação axial (35a) adaptada em pressão atmosférica paraconfinar referida porção axial de macho (36a) eadicionalmente com uma segunda porção de suporte de vedaçãoaxial (35b) adaptada durante utilização para confinarreferida porção axial de fêmea (36b).
2. Uma montagem de conector de. acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que referidahaste anular se estendendo radialmente (102) estáproporcionada com uma porção anular radial (21) seestendendo entre referida primeira porção de suporte devedação axial (35a) e referida segunda porção de suporte devedação axial (35b), referida parte de fêmea (6) estandoproporcionada com uma porção radial anular de fêmea (100)se estendendo em uma direção a partir de referida porçãoaxial de fêmea (36b) em direção de referida parte de macho(4) , referida porção anular radial (21) estando adaptadapara ser disposta para formar um entalhe (101) juntamentecom referida porção radial anular de fêmea (100) em pressãoatmosférica.
3. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 2, caracterizada pelo fato de que referidaporção anular radial (21) e referida porção radial anularde fêmea (100) irão se contactar uma com a outra quandosubmetidas a uma sobre-pressão interna na faixa de 3.000psi a 15.000 psi.
4. Uma montagem de conector de acordo com asreivindicações 2 a 3, caracterizada pelo fato de quereferida porção anular radial (21) do anel de vedação (8) ésubstancialmente plana e está proporcionada com umaprimeira ranhura anular (21a) para um anel em "O" (94).
5. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 6, caracterizada pelo fato de que referidaporção radial anular de fêmea (100) está proporcionada comuma segunda ranhura anular (21b) para referido anel em "O"(94).
6. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 7, caracterizada pelo fato de que referidasegunda ranhura anular (21b) é oblíqua em uma direção parafora a partir da parte de fêmea (6).
7. Uma montagem de conector de acordo com qualquer umadas reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato deque cada uma da primeira porção de suporte de vedação axial(35a), da segunda porção de suporte de vedação axial (35b),da porção axial de macho (36a) e da porção axial de fêmea(36b) é substancialmente plana.
8. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 7, caracterizada pelo fato de que referidaprimeira porção de suporte de vedação axial (35a) contactareferida porção axial de macho (36a) e referida segundaporção de suporte de vedação axial (35b) contacta referidaporção axial de fêmea (36b) em pressão atmosférica.
9. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 7, caracterizada pelo fato de que uma peça(103a, 103b) é formada entre referida porção de suporte devedação axial (35a) e referida porção axial de macho (36a),e adicionalmente entre referida segunda porção de suportede vedação axial (35b) e referida porção axial de fêmea(36b) quando submetida a uma sobre pressão interna na faixade 3.000 psi a 15.000 psi..
10. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fatode que referida parte de fêmea (6) está proporcionada comuma adicional porção axial de fêmea (106) se estendendosubstancialmente radialmente externamente a partir dereferida porção radial anular de fêmea (100) , referidaparte de macho (4) estando proporcionada com uma adicionalporção axial de macho (104) se estendendo substancialmenteradialmente externamente a partir de referida porção axialde macho (36a), referida adicional porção axial de fêmea(106) e referida adicional porção axial de macho (104)voltando-se uma pára a outra e estando dispostás em umadistância axial uma a partir da outra.
11. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 10, caracterizada pelo fato de que referidaadicional porção axial de macho (104) está disposta em umadistância axial em uma direção para fora a partir dereferida porção axial de macho (36a) e em uma direção parafora a partir de referida adicional porção axial de fêmea (106).
12. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 11, caracterizada pelo fato de que uma porçãooblíqua anular (108) está proporcionada para interconectarreferida adicional porção axial de macho (104) e referidaporção axial de macho (36a).
13. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fatode que referida primeira porção e segunda porção seestendendo axialmente (22a, 22b) de referido anel devedação (8) estão direcionadas de maneira oposta, referidaprimeira porção se estendendo axialmente (22a) estandoproporcionada com uma primeira porção de extremidade (92a)e referida segunda porção se estendendo axialmente (22b)estando proporcionada com uma segunda porção de extremidade(92b), referidas primeira porção e segunda porção deextremidade (92a, 92b) constituindo extremidades axiaisopostas, referida vedação estando adicionalmenteproporcionada com uma porção anular interna (24), seestendendo a partir de referida primeira porção deextremidade (92a) para referida segunda porção deextremidade (92b), referida porção anular interna (24)possuindo um diâmetro substancialmente constante.
14. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o tamanhoradial da primeira porção e da segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) é tal que a porção anular interna(24) do anel de vedação (8) está em pressão atmosféricadisposta em uma distância radial periférica (D) a partir deuma superfície interior anular (40a, 40b) de referida partede macho (4) e referida parte de fêmea (6),respectivamente.
15. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 14, caracterizada pelo fato de que referidadistância radial periférica (D) é de 0,5 mm - 1,5 mm.
16. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 14, caracterizada pelo fato de que referidadistância radial periférica (D) é de 1 mm.
17. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 14, caracterizada pelo fato de que referidadistância radial periférica (D) é maior do que 0,5 mm.
18. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 13 - 17, caracterizada pelo fato deque a primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) estão proporcionadas com uma primeirae uma segunda superfície axialmente oblíquas (34a, 34b),respectivamente, oblíquas em uma direção para fora a partirde referida haste anular se estendendo radialmente (102),referidas primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) formando um ângulo (α, β) comreferida porção radial anular interna (24),respectivamente.
19. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 13 - 18, caracterizada pelo fato deque a primeira porção e segunda porção se estendendoaxialmente (22a, 22b) estão adaptadas para cooperar comreferido assento (38a, 38b) possuindo primeira porçãooblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b) possuindo umângulo (δ, γ) em relação à extensão axial do membro deriser (10), respectivamente, em que o ângulo (δ, γ) daprimeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b)é maior do que o ângulo (α, β) de referida primeirasuperfície e uma segunda superfície axialmente oblíquas(34a, 34b), respectivamente, em que o limite inferior dadiferença de ângulo (γ - α; δ - β) da primeira porçãooblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b) e primeirasuperfície e uma segunda superfície axialmente oblíquas(34a, 34b), respectivamente, é substancialmente de 2,5°, eo limite superior da diferença de ângulo (γ - α; δ - β) daprimeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b)e primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas (34a, 34b), respectivamente, é substancialmente de 6o.
20. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o limiteinferior da diferença de ângulo (γ - α; δ - β) da primeiraporção oblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b) eprimeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas (34a, 34b), respectivamente, é substancialmente de 2,5°, e o limite superior da diferença de ângulo (γ - α; δ -β) da primeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua(38a, 38b) e primeira superfície e uma segunda superfícieaxialmente oblíquas (34a, 34b), respectivamente, é desubstancialmente 3,5°.
21. Uma montagem de conector de acordo com asreivindicações 19 ou 20, caracterizada pelo fato de que olimite inferior da diferença de ângulo (γ - α; δ - β) daprimeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua (38a, 38b)e primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas (34a, 34b), respectivamente, é substancialmente de 2,5°, e o limite superior da diferença de ângulo (γ - α; δ -β) da primeira porção oblíqua e segunda porção oblíqua(38a, 38b) e primeira superfície e uma segunda superfícieaxialmente oblíquas (34a, 34b), respectivamente, é desubstancialmente 3o.
22. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 19 - 21, caracterizada pelo fato deque a extensão axial (di) de referida haste anular seestendendo radialmente (102) é de 14 mm - 16 mm, referidasprimeira porção e segunda porção se estendendo axialmente(22a, 22b) se estendendo (d2, d3) axialmente por 5 mm - 20mm, respectivamente, a partir de referida haste anular seestendendo radialmente (102).
23. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 19 - 21, caracterizada pelo fato deque a extensão axial (di) de referida haste anular seestendendo radialmente (102) é de 14 mm - 16 mm, referidasprimeira porção e segunda porção se estendendo axialmente(22a, 22b) se estendendo (d2, d3) axialmente por 11 mm - 13mm, respectivamente, a partir de referida haste anular seestendendo radialmente (102).
24. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 19 - 21, caracterizada pelo fato deque a extensão axial (di) de referida haste anular seestendendo radialmente (102) é de 15 mm, referidas primeiraporção e segunda porção se estendendo axialmente (22a, 22b)se estendendo (d2, d3) axialmente por 12 mm,respectivamente, a partir de referida haste anular seestendendo radialmente (102).
25. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações 19 a 24, caracterizada pelo fato deque referida primeira porção oblíqua e segunda porçãooblíqua (38a, 38b) estão conectadas para referidas porçõesaxiais de macho e de fêmea (36a, 36b), respectivamente, porintermédio de uma chanfradura anular (110).
26. Uma montagem de conector de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fatode que o módulo de elasticidade de pelo menos a primeirasuperfície e uma segunda superfície axialmente oblíquas(34a, 34b), respectivamente, do anel de vedação (8) é menordo que o módulo de elasticidade de pelos menos a primeiraporção oblíqua e a segunda porção oblíqua (38a, 38b) daspartes de macho e de fêmea (4, 6).
27. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 26, caracterizada pelo fato de que pelo menosa primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas (34a, 34b), respectivamente, são feitas detitânio, um material plástico duro tal como plásticos peake pelo menos a primeira porção oblíqua e segunda porçãooblíqua (38a, 38b) são feitas de aço.
28. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 26, caracterizada pelo fato de que pelo menosa primeira superfície e uma segunda superfície axialmenteoblíquas (34a, 34b), respectivamente, são feitas de umaliga de aço possuindo um baixo módulo de elasticidade epelo menos a primeira porção oblíqua e segunda porçãooblíqua (38a, 38b) são feitas de uma liga de aço possuindoum alto módulo de elasticidade.
29. Uma montagem de conector dè. acordo com qualqueruma das reivindicações 1 - 25, caracterizada pelo fato deque o módulo de elasticidade do anel de vedação (8) é menordo que o módulo de elasticidade das partes de macho e defêmea (4,6).
30. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 29, caracterizada pelo fato de que o anel devedação (8) é feito de titânio, um material plástico durotal como plásticos peak e referidas partes de macho e defêmea (4, 6) são feitas de aço.
31. Uma montagem de conector de acordo com areivindicação 29, caracterizada pelo fato de que o anel devedação (8) é feito de uma liga de aço possuindo um baixomódulo de elasticidade e referidas partes de macho e defêmea (4, 6) são feitas de uma liga de aço possuindo umalto módulo de elasticidade.
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