BRPI0711912B1

BRPI0711912B1 - Conector de condutor submarino de rápida composição

Info

Publication number: BRPI0711912B1
Application number: BRPI0711912-7A
Authority: BR
Inventors: W. Pallini Joseph; I. Stewart Scott; M. Wong Steve; L. Havelka Daniel
Original assignee: Vetco Gray, Inc.
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2018-02-06
Also published as: GB2450854A; US7686087B2; US20070267197A1; BRPI0711912A2; WO2007136793A1; GB0820749D0; GB2450854B

Abstract

conector de condutor submarino de rapida composição um conector para conectar seções de condutorsubmarino de perfuração em que um primeiro condutor submarino contém um conjunto de pino (27) com um primeiro perfil externo sulcado (33) e um segundo condutor submarino contém um conjunto de alojamento (23). um conjunto de segmento de engate pivotante fendido interno (29) portado pelo conjunto de alojamento contém um segundo perfil sulcado (3) adaptado para casar com o primeiro perfil sulcado e um anel de acionamento fendido (41) portado de forma móvel pelo conjunto de alojamento força o segundo perfil sulcado do conjunto de segmento de engate para engatar com o primeiro perfil sulcado do conjunto de pino. várias ligações de retração (45) engatam uma borda superior do último conjunto de segmento para desengatar o segundo perfil sulcado do conjunto de segmento de engate a partir do primeiro perfil sulcado do conjunto de pino se os condutores submarinos forem desconectados.

Description

(54) Título: CONECTOR DE CONDUTOR SUBMARINO DE RÁPIDA COMPOSIÇÃO (51) Int.CI.: E21B 17/08 (30) Prioridade Unionista: 19/05/2006 US 60/801,667 (73) Titular(es): VETCO GRAY, INC.

(72) Inventor(es): JOSEPH W. PALLINI; SCOTT I. STEWART; STEVE M. WONG; DANIEL L. HAVELKA

1/17 “CONECTOR DE CONDUTOR SUBMARINO DE RÁPIDA COMPOSIÇÃO

Referência Remissiva a Pedido Relacionado [001] Esse pedido reivindica prioridade para pedido provisório 60/801.667, depositado em 19 de maio de 2006.

Campo da Invenção [002] Essa invenção se refere em geral aos sistemas de condutor submarino de alta pressão com dispositivos de prevenção de explosão de superfície ou quase superfície e, mais especificamente, a um conector de rápida composição, de elevada pré-carga, de alta resistência para tais sistemas de condutor submarino. Descrição da Técnica Anterior [003] Um condutor submarino é um tubo de diâmetro grande usado para operações de perfuração offshore para guiar a coluna de perfuração a partir da plataforma offshore, para e a partir da cabeça de poço submarino e para prover meios para circulação do fluido de perfuração. A coluna de perfuração é abaixada através do condutor submarino de perfuração. Fluido de perfuração circula descendentemente a partir da plataforma através da coluna de perfuração, para fora através da broca de perfuração, e retorna à plataforma no espaço entre o diâmetro interno do condutor submarino e o diâmetro externo da coluna de perfuração. Forças ambientais causadas pelas ondas, correntes e pelo movimento da plataforma offshore assim como forças internas causadas pelo peso dos fluidos pesados de perfuração contribuem, todas, para cargas substanciais aplicadas ao condutor submarino de perfuração. Adicionalmente, condutores submarinos de perfuração de alta pressão, utilizando controladores preventivos de explosão de superfície, podem ser expostos à pressão total do furo

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2/17 de poço. A conexão entre cada junta sucessiva do condutor submarino de perfuração deve ser capaz de resistir a essas cargas.

[004] A técnica anterior compõe as conexões de junta ou condutor submarino com conectores do tipo flange aparafusado ou com parafusos radialmente orientados que movem os grampos para engate e fora de engate com um perfil no condutor submarino. Ambos os métodos requerem a manipulação com uma chave de porca, ou com um dispositivo de tensionamento de pino curto, colocando o pessoal próximo das fendas de perfuração por períodos de tempo prolongados e aumentando o nível de perigo na realização da tarefa.

[005] Normalmente, esses conectores e o condutor submarino apenas precisam resistir à pressão razoavelmente baixa, tal como 2.000 psi, porque o controlador de prevenção de explosão está localizado no fundo do mar em cima do conjunto da cabeça de poço. Uma abordagem recente é a de montar o controlador de prevenção de explosão na embarcação e fazer o condutor submarino com resistência suficiente para lidar com pressão interna muito superior, tal como 10.000 psi. A conexão entre os condutores submarinos individuais deve ser capaz de resistir a essa alta pressão.

[006] Aperfeiçoamentos na técnica anterior são desejados, os quais permitiriam que a conexão entre os condutores submarinos fosse feita rapidamente e mais seguramente, enquanto ao mesmo tempo gerando elevada précarga, capaz de resistir às cargas de separação com características significativas.

[007] US 6,293,343 descreve um dispositivo para amarrar um condutor de uma plataforma a um alojamento de cabeça de poço submarino, que pode resistir alta separação e cargas de dobramento. Tal dispositivo

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3/17 compreende um corpo de conector, adaptado para se unir ao condutor, um alojamento de conector para inserir sobre o alojamento de cabeça de poço, em que o alojamento carrega mais de um pino de travamento para se unir e travar nas ranhuras externas. Um membro de transferência é carregado no alojamento de conector em engatamento com os pinos de travamento e o alojamento para transferir cargas axiais entre o alojamento de conector e o alojamento de cabeça de poço.

[008] US 6,260,624 descreve um conector de amarração que usa hidráulica para prover uma alta pré-carga enquanto mantém o diâmetro externo da válvula. O conector é provido para amarrar o condutor de uma plataforma a um alojamento de cabeça de poço, o alojamento tendo um furo com uma ranhura interna no mesmo. O conector tendo um corpo interno adaptado para ser fixado ao condutor ou ser integrado a ele. Um membro de travamento superior é carregado pelo alojamento, o dito membro sendo interna e radialmente móvel para engatar o perfil no corpo interno. O perfil é configurado para mover o corpo interno para cima em relação ao alojamento quando engatado pelo membro de travamento superior.

[009] US 5,456,321 descreve suspensores de tubulação que são usados em poços, em um poço de petróleo, por exemplo, tendo um condutor que é conectado a uma cabeça de tubulação, o condutor tendo uma superfície externa provida em sua extremidade inferior com um ressalto inclinado anular. O condutor e a cabeça de tubulação são conectados por uma disposição de grampeamento. Uma série de parafusos se estendendo externamente angularmente espaçados se projetam entre as faces extremas do condutor e da cabeça de tubulação.

Sumário da Invenção

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4/17 [0010] A presente invenção se refere a um dispositivo para conectar condutores submarinos que podem resistir à alta pressão e proporciona não somente conexão de alta resistência como conexão de baixa fadiga, tal como condutores submarinos ou condutores submarinos de completação. Um conector tendo os recursos da presente invenção geralmente seria usado para sistemas de condutor submarino que utilizam um controlador de prevenção de explosão de superfície, mas também é adequado para uso em condutores submarinos utilizando controladores de prevenção de explosão submarinos.

[0011] O conector da presente invenção compreende um conjunto de pino que é preso à extremidade de um primeiro condutor submarino e um conjunto de alojamento que é fixado na extremidade de um segundo condutor submarino que deve ser conectado com o primeiro condutor submarino. O conjunto de alojamento contém um conjunto de segmento de engate pivotante dividido interno. Uma extremidade de cada segmento de engate contém um perfil sulcado que conjuga com um perfil externo correspondente no conjunto de pino. A outra extremidade do conjunto de engate engata um ressalto interno do conjunto de alojamento. O conjunto de alojamento tem cavidade suficiente grande para permitir que os segmentos de engate girem entre posições aberta e engatada.

[0012] Para prender o primeiro condutor submarino no segundo condutor submarino, um anel de acionamento fendido é reposicionado dentro da cavidade do conjunto de alojamento, forçando o perfil do segmento de engate para engate com o perfil do conjunto de pino mediante giro dos segmentos de engate. O anel de acionamento é posicionado por uma série de blocos de transferência de carga que são movidos axialmente por uma

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5/17 luva de acionamento, a qual reside no exterior do conjunto de alojamento. Alternativamente, os blocos de transferência de carga podem atuar diretamente sobre os segmentos de engate. Os blocos de transferência de carga se deslocam em fendas ou janelas que são usinadas no conjunto de alojamento. Retentores de anel de acionamento fendido seguram o anel de acionamento no lugar. Parafusos de retenção fixam não somente o retentor de anel de acionamento como também o anel de acionamento ao bloco de transferência de carga. A luva de acionamento pode ser controlada por um dispositivo de acionamento integrado ao sistema de cruzeta de condutor submarino. Vedações e gaxetas do conector impedem o vazamento de fluido entre o interior do condutor submarino e o ambiente circundante, a entrada de água do mar no conector, e impedem que fluido de furo de alta pressão passe para dentro da cavidade dentro do conjunto de alojamento.

[0013] Uma articulação de retração é realizada na caixa, a qual gira em torno de uma superfície curva dentro do conjunto de alojamento e, contém uma virola que engata uma borda superior do segmento de engate. Para liberar o primeiro condutor submarino a partir do segundo condutor submarino, o anel de acionamento é reposicionado pelos blocos de transferência de carga que são movidos por uma luva de acionamento. Quando o retentor de anel de acionamento fendido faz contato com a articulação de retração, a articulação de retração gira e engata a borda do segmento de engate, movendo o segmento de engate para a posição aberta. Como resultado, o perfil do segmento de engate se desengata do perfil do pino. Em uma configuração alternativa, os blocos de transferência de carga engatam diretamente a articulação de retração.

[0014] A conexão é pré-portada de forma

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6/17 compressiva mediante provisão de um ângulo de flanco de carga relativamente raso para o perfil do segmento de engate e para o perfil correspondente do pino. A magnitude do pré-carregamento deve ser suficiente de tal modo que se a carga de tração projetada máxima for aplicada à primeira e à segunda juntas de condutor submarino, as faces das partes de conexão não se separam da gaxeta. A pré-carga desse modo seria suficiente para manter uma conexão vedada sob cargas de trabalho esperadas das seções de junta.

[0015] Uma modalidade da presente invenção também pode incluir uma prova de acionamento de conector automática. Essa trava de acionamento garante que a luva de acionamento não se desloque inesperadamente durante as operações e pode travar a luva de acionamento não somente na posição aberta como também na posição engatada. Especificamente, a trava de acionamento garantirá que a luva de acionamento permaneça na posição aberta enquanto unindo as juntas de condutor submarino e na posição engatada durante as condições de trabalho. A trava de acionamento é composta de dois anéis fendidos concêntricos, um anel de catraca de diâmetro menor e um anel de reforço de diâmetro maior, ambos localizados dentro de uma cavidade na luva de acionamento. O anel de catraca tem um perfil de rosca em seu diâmetro interno que corresponde a um perfil de rosca no diâmetro externo do conjunto de alojamento. O anel de catraca tem um perfil em seu diâmetro externo que corresponde a um perfil no diâmetro interno do anel de reforço. Quando a cruzeta engata o condutor submarino, uma ferramenta de manejo engata a luva de acionamento e empurra para baixo uma série de pinos radiais na luva de acionamento, que forçam o anel de reforço a reduzir seu diâmetro e a se deslocar para cima. Isso por sua vez proporciona espaço livre para o anel de catraca se expandir

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7/17 e mover axialmente sobre as roscas do diâmetro externo do conjunto de alojamento. Quando a cruzeta é desengatada, os pinos radiais se retraem, o anel de reforço retorna ao seu diâmetro mais amplo, e o anel de catraca é incapaz de se mover axialmente desse modo travando a luva no lugar.

[0016] Os benefícios desse conector com relação à técnica anterior é que esse conector é projetado para rápida composição enquanto ao mesmo tempo gerando elevada pré-carga que é capaz de resistir às significativas cargas de separação características.

Descrição Resumida 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	sistema de
conexão	para uma	junta de condutor submarino com um
segmento	de	engate	na posição aberta.
	A	Figura	3 é uma vista em corte do	sistema de
conexão	da	Figura	1 com o segmento de engate	na posição
fechada.
	A	Figura	4 é uma vista esquemática ilustrando um

condutor submarino construído de acordo com essa invenção, incluindo a trava de acionamento.

A Figura 5 é uma vista esquemática ilustrando uma trava de acionamento na posição aberta.

A Figura 6 é uma vista esquemática ilustrando a trava de acionamento na posição travada.

Descrição Detalhada da Invenção [0017] Com referência à Figura 1, um condutor submarino 11 é mostrado esquematicamente se estendendo a partir de uma plataforma flutuante 13. A plataforma 13 é ilustrada esquematicamente e pode ser de qualquer tipo, tal como uma plataforma de pernas tencionadas, lastreada, uma unidade de perfuração offshore móvel ou semelhante. O

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8/17 condutor submarino 11 é um condutor submarino de perfuração usado para perfurar poços offshore e, particularmente, para uso em aplicações onde o controlador de prevenção de explosão está localizado na superfície. O condutor submarino de perfuração pode ficar submerso por vários anos de uma vez, tal como para uso em uma plataforma lastreada. O condutor submarino de perfuração também pode ser recuperado após perfuração de cada poço, tal como em uma plataforma de pernas tencionadas.

[0018] O condutor submarino 11 é composto de uma pluralidade de juntas de condutor submarino de alta pressão 15, cada uma tendo aproximadamente 18,24 m (60 pés) de comprimento. Um controlador de prevenção de explosão 17 é mostrado esquematicamente na extremidade superior do condutor submarino 11. Um conjunto de tirante de conexão submarino 19 é mostrado esquematicamente na extremidade inferior do condutor submarino 11 embora o controlador de prevenção de explosão 17 também possa estar na extremidade inferior. O controlador de posicionar o controlador de prevenção de explosão 17 na plataforma ou próximo à superfície tem vantagens significativas, porém em tal caso o condutor submarino 11 tem que ser capaz de resistir à elevada pressão interna. O conjunto de tirante de conexão submarino 19 pode incorporar um mecanismo de rápida desconexão assim como um conector hidráulico em sua extremidade inferior que conecta o mesmo a um conjunto de cabeça de poço submarino. O conjunto de tirante de conexão submarino 19 não é normalmente equipado para vedação em torno do tubo de perfuração.

[0019] Com referência à Figura 2, uma primeira junta de condutor submarino de perfuração de alta pressão 21 é equipada com um conjunto de alojamento 23, referido como uma caixa, e uma segunda junta de condutor submarino

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9/17 de perfuração de alta pressão 25 é adaptada com um conjunto de pino 27. A caixa 23 desliza sobre o pino 27. A caixa 23 contém um conjunto de segmentos de engate pivotante fendido interno. Preferivelmente, o conjunto de anel de engate combina uma pluralidade de segmentos separados 29, por exemplo, 12, espaçados em torno da caixa 23. Uma extremidade de cada segmento de engate 29 contém um perfil sulcado 31 que combina com um perfil correspondente 33 no conjunto de pino 27. Os perfis 31 e 33 podem ter um padrão de dente de serra ou um padrão alternativo. Uma segunda extremidade 35 do segmento de engate 29 engata um ressalto 37 da caixa 23. A segunda extremidade 35 é uma superfície curva, convexa, e o ressalto 37 é um ressalto côncavo curvo. Esse arranjo permite que o segmento de engate 29 gire entre a posição aberta da Figura 2 e a posição engatada da Figura 3.

[0020] Voltando-se para Figura 3, para prender o condutor submarino 21 no condutor submarino 25, um anel de acionamento fendido 41 é reposicionado dentro da cavidade 39 e da caixa 23, forçando o perfil 31 do segmento de engate 29 para engatar com o perfil 33 do pino 27 mediante giro do segmento de engate 29 em torno da extremidade 35. O anel de acionamento 41 tem um lado interno convexo, curvo, que desliza ao longo da superfície convexa externa do segmento de engate 29 como pode ser visto mediante comparação das Figuras 2 e 3. O anel de acionamento 41 pode ser fabricado em múltiplos segmentos que são então conjugados para criar um anel completo em torno da superfície côncava interna da cavidade 39. A curvatura da superfície interna convexa do anel de acionamento 41 e a curvatura da superfície externa convexa do segmento de engate 29 são tais que quando o anel de acionamento 41 desliza ao longo da superfície externa do segmento de

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10/17 engate 29, contato entre a superfície interna convexa do anel de acionamento 41 e a superfície externa convexa do segmento de engate 29 é mantido. Um segmento de engate 29 gira em torno da extremidade 35, o ângulo relativo entre a superfície externa do segmento de engate 29 e a superfície interna do anel de acionamento 41 mudará. O desenho da curvatura não somente da superfície interna do anel de acionamento 41 como também da superfície externa do segmento de engate 29 deve considerar essa mudança relativa para permitir que as superfícies permaneçam em contato.

[0021] O anel de acionamento 41 se desloca axialmente entre a posição destravada superior da Figura 2 e a posição travada inferior da Figura 3. Nessa modalidade, o anel de acionamento 41 é movido verticalmente por uma série de blocos de transferência de carga 43 que são movidos axialmente por uma luva de acionamento 47, a qual reside no lado externo da caixa 23. A luva de acionamento 47 forma um anel completo em torno da caixa 23, com a superfície cilíndrica interna da luva de acionamento 47 conjugando com a superfície cilíndrica externa da caixa 23. O número de blocos de transferência de carga 43 corresponde ao número de segmentos de engate 29 nessa modalidade. Os blocos de transferência de carga 43 se deslocam em fendas ou janelas 44 que são usinadas na caixa 23. O retentor de anel de acionamento 55 prende o anel de acionamento 41 no bloco de transferência de carga 43. O retentor de anel de acionamento 55 é um anel fendido. Um parafuso de retenção 53 fixa o retentor de anel de acionamento 55 e o anel de acionamento 41 a cada bloco de transferência de carga 43. Em uma configuração alternativa, os blocos de transferência 43 engatam diretamente os segmentos de engate 29, e não há a necessidade do anel de acionamento ou retentor. A luva de acionamento 47 pode ser movida axialmente por um

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11/17 dispositivo de acionamento 85 integrado em um sistema de cruzeta de condutor submarino tal como o sistema de cruzeta 80 mostrado na Figura 4. O sistema de cruzeta 80 é montado na plataforma 13 e se desloca horizontalmente em direção ao condutor submarino 25 até que a superfície voltada para cima 75 do membro vertical 77 do sistema de cruzeta 80 esteja posicionada de tal modo que ela possa suportar a superfície voltada no sentido para baixo 79 do conjunto de pino 27. Uma ferramenta de manejo tem conjunto de pistão 83 que é sustentado pelo sistema de cruzeta 80, e o adaptador roscado 87, o qual está localizado em cima do conjunto de pistão 83. O adaptador roscado 87 contém o dispositivo de acionamento 85 que engata a luva de acionamento 47 e desloca a luva de acionamento 47 axialmente pela ação do conjunto de pistão 83.

[0022] Com referência à Figura 3, quando conectada, a face de vedação cônica 48 da junta 21 e a face de vedação 49 da junta 25 são trançadas contra qualquer um dos lados da gaxeta 51. A gaxeta 51 impede o vazamento de fluido entre o interior do condutor submarino e o ambiente circundante. Vedações 54 e 56 entre a caixa 23 e o pino 27 vedam a cavidade 39 contra a entrada de água do mar. As vedações 52, 54 adicionalmente impedem que o fluido de perfuração de alta pressão passe para dentro da cavidade 39. As vedações 58 e 60 entre a luva de acionamento 47 e a caixa 23 impedem a entrada de água do mar na cavidade de vedação 39 por intermédio do espaço entre a luva de acionamento 47 e a caixa 23. A caixa 23 contém um orifício 62 para vedações de teste 52 e 54, e para permitir o vazamento de fluidos de perfuração de alta pressão sejam ventilados antes de passar para dentro da cavidade 39.

[0023] Vários segmentos ou articulações de retração 45 são portados no pino 27 acima do perfil 33.

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Cada articulação de retração 45 tem uma superfície côncava curva voltada no sentido para cima a qual engata uma superfície convexa curva 46 suspensa a partir da caixa 23. Esse engate permite que a articulação de retração 45 gire em torno da superfície convexa curva 46 da caixa 23. Um lado inferior da articulação de retração 45 contém uma virola 50 que engata uma borda superior do segmento de engate 29. O retentor de anel de acionamento 55 tem uma superfície curva convexa que engata a superfície externa côncava de cada articulação de retração 45.

[0024] Com referência outra vez à Figura 2, para liberar o primeiro condutor submarino 21 a partir do segundo condutor submarino 25, o anel de acionamento 41 é movido para a posição inferior pelos blocos de transferência de carga 43 que são movidos axialmente por uma luva de acionamento 47. Quando o retentor de anel de acionamento 55 faz contato com a articulação de retração 45, ele faz com que a articulação de retração 45 gire ou pivote em torno da superfície convexa 46. A virola 50 engata a borda superior do segmento de engate 29, girando o segmento de engate 29 para a posição aberta. Como resultado, o perfil 31 do segmento de engate 29 se desengata do perfil 33 do pino 27. A caixa 23 contém uma cavidade suficientemente grande 39 para permitir que o segmento de engate 29 gire para a posição aberta e se desengate completamente do pino 27. Em uma configuração alternativa, os blocos de transferência de carga 43 contatam diretamente os anéis de acionamento 55.

[0025] A curvatura da superfície convexa do retentor de anel de acionamento 55 e a curvatura da superfície externa côncava da articulação de retração 45 são de tal modo que quando o retentor de anel de acionamento 55 desliza ao longo da superfície externa da

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13/17 articulação de retração 45, o contato entre as superfícies é mantido. Quando a articulação de retração 45 gira ou pivota em torno da superfície convexa 46, o ângulo relativo entre a superfície convexa do retentor de anel de acionamento 55 e a curvatura da superfície externa côncava da articulação de retração 45 mudará. O desenho da curvatura de ambas, superfície convexa do retentor de anel de acionamento 55, e superfície externa côncava da articulação de retração 45, deve considerar essa mudança relativa para permitir que as superfícies permaneçam em contato.

[0026] A conexão é pré-portada de forma compressiva mediante provisão de um ângulo de flanco de carga relativamente raso para o perfil 31 do segmento de engate 29 e para o perfil correspondente 33 do pino 27. A amplitude do pré-carregamento deve ser suficiente de tal modo que se a carga de tração projetada máxima for aplicada à junta de condutor submarino 21 e 25, a face 48 da junta 21 e a face 49 da junta 25 não se separam da gaxeta 51. A pré-carga desse modo seria suficiente para manter o contato entre as faces 48 e 49 e gaxeta 51 sob cargas de trabalho esperadas das seções de junta. As forças de précarregamento são transmitidas a partir da junta 21 através da caixa 23 e transferidas para o conjunto de pino 27 da junta 25 por intermédio dos perfis 31 e 33.

[0027] Em operação, ao compor o condutor submarino 11 para abaixamento no mar, o operador se certifica de que o segmento de engate 29 esteja na posição aberta conforme mostrado na Figura 2. O operador abaixa uma primeira junta de condutor submarino 25 com a extremidade da junta de condutor submarino 25 contendo o conjunto de pino 27 apontado para cima e mantém essa junta de condutor submarino no lugar com o sistema de cruzeta de condutor

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14/17 submarino da plataforma 13. O operador abaixa então uma segunda junta de condutor submarino 21, com a caixa 23 posicionada no sentido para baixo, pousando a caixa 23 do condutor submarino 21 sobre o conjunto de pino 27 da junta de condutor submarino 25. O operador então aciona a luva de acionamento 47 por intermédio de um dispositivo de acionamento embutido na cruzeta do condutor submarino da plataforma 13, o qual desloca os blocos de transferência de carga 43 no sentido para baixo, o que por sua vez reposiciona o anel de acionamento 41, forçando o perfil 31 do segmento de engate 29 para engatar com o perfil 33 do pino 27. Quando o operador está pronto para instalar a próxima junta de condutor submarino, ele repete esse ciclo. O operador então pode livrar a junta de condutor submarino do condutor submarino 11 mediante inversão do procedimento.

[0028] Voltando-se para a Figura 4, uma modalidade da presente invenção também pode incluir uma trava de acionamento de conector automática 64. A trava de acionamento 64 garante que a luva de acionamento 47 não se desloque inesperadamente durante as operações. A trava de acionamento 64 pode travar a luva de acionamento 47 em ambas as posições, aberta ou engatada. Especificamente, a trava de acionamento garantirá que a luva de acionamento 47 permaneça na posição engatada durante as condições de trabalho, e na posição aberta enquanto começando a unir as juntas em conjunto durante a instalação.

[0029] A trava de acionamento 64 é composta de dois anéis fendidos concêntricos, compreendendo um anel de catraca de diâmetro menor 66 e um anel de reforço de diâmetro maior 68, ambos localizados dentro da cavidade 70 na luva de acionamento 47, conforme pode ser visto na Figura 5. Um anel roscado 71 prende o anel de acionamento 47 para definir a extremidade superior da cavidade 70. O

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15/17 anel de catraca 66 tem um perfil de ranhura 72 em seu diâmetro interno que corresponde ao perfil de ranhura 74 no diâmetro externo da caixa 23. O anel de catraca 66 é propendido no sentido para dentro para engatar o perfil 74. O anel de catraca 66 tem o perfil de ranhura 76 em seu diâmetro externo que corresponde ao perfil de ranhura 78 no diâmetro interno do anel de reforço 68. O anel de reforço 68 é propendido no sentido para fora.

[0030] Quando o dispositivo de acionamento de condutor submarino 85 engata a luva de acionamento 47 (Figura 4), o membro de engate 81 do adaptador roscado 87 engata o membro de prendedor 89 do adaptador roscado 87 aperta uma pluralidade de pinos 82 espaçados radialmente em torno da luva de acionamento 47 e portados na mesma, o que força o anel de reforço 68 a se reduzir em diâmetro. A cavidade 70 da luva de acionamento 47 tem um ressalto inclinado no sentido para baixo 84 o qual permanece em contato com a superfície inclinada no sentido para cima 86 do anel de reforço 68 de tal modo que o anel de reforço 68 é reduzido em diâmetro, e também se desloca no sentido para cima ao longo do ressalto voltado no sentido para baixo 84. O movimento no sentido para cima do anel de reforço 68 alinha o perfil externo 76 com o perfil 78 no diâmetro interno do anel de reforço 68 de tal modo que os flancos voltados no sentido para cima 88 do perfil 76 do anel de catraca 66 não interferem com os flancos voltados no sentido para baixo 90 do perfil 78 do anel de reforço 68. Esse alinhamento dos perfis 76 e 78 permite que o anel de catraca 68 se expanda e contraia e se desloque axialmente sobre as roscas 74 do diâmetro externo da caixa 23 quando a luva de acionamento 47 é movida, quer seja para cima ou para baixo.

[0031] O perfil de ranhura 72 no anel de catraca

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16/17 engata o perfil de ranhura 74 no diâmetro externo da caixa 23 quando a luva de acionamento 47 está na posição travada (Figura 6). Quando a luva de acionamento 47 está na posição destravada (Figura 5), o perfil de ranhura 72 no anel de catraca 66 engata um perfil 92 (Figura 4) no diâmetro externo da caixa 23 espaçada acima do perfil 72. Enquanto engatando o perfil de engate 92, o anel de catraca 66 mantém a luva de acionamento 47 na posição destravada.

[0032] Quando o adaptador roscado 87 é removido, voltando-se agora para a Figura 6, os pinos 82 se retraem da cavidade 70 fazendo com que o anel de reforço 68 se expanda e assuma um diâmetro maior. Quando o anel de reforço 68 se desloca no sentido para fora, o ressalto de inclinação no sentido para baixo 84 da cavidade 70 permanece em contato com a superfície inclinada no sentido para cima 86 do anel de reforço 68, forçando o anel de reforço 68 a se deslocar no sentido para baixo. Quando o anel de reforço 68 está na posição externa e inferior, a face 94 do perfil 78 se alinha com a face 96 do perfil 76 e o anel de catraca 66 é incapaz de se expandir. Como resultado, o perfil 74 da caixa 23 engata o perfil 72 do anel de catraca 66 e o anel de catraca 66 é incapaz de se mover axialmente, travando no lugar a luva de acionamento 47.

[0033] A invenção tem vantagens significativas. O acoplamento provê uma elevada pré-carga a qual é necessária para as colunas de condutores submarinos de alta pressão, longas. O acoplamento pode ser composto rapidamente e separados com uma ferramenta de manejo automatizada. O pessoal não é colocado em posições expostas enquanto o condutor submarino está sendo composto ou separado. A montagem e a recuperação de um condutor submarino são menos demoradas do que na técnica anterior.

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17/17 [0034] A presente invenção foi descrita com referência a várias modalidades da mesma. Aqueles versados na técnica considerarão que a invenção não é assim limitada, mas está sujeita à variação e modificação sem se afastar do espírito e escopo da mesma. Por exemplo, a caixa 23 e o pino 27 poderiam ser conectados com o pino voltado no sentido para cima ou no sentido para baixo. A trava poderia ser usada com conectores diferentes daquele usando o conjunto de engate pivotante.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1/6 (Ai

E-í

Γ/

1. Conector para conectar seções de condutor submarino (11), o conector sendo caracterizado por compreender:

um pino (27) com um perfil externo em uma extremidade de um primeiro condutor submarino (11);

um conjunto de alojamento (23) em uma segunda extremidade (35) do primeiro condutor submarino (11), o conjunto de alojamento (23) sendo adaptado para receber o pino (27) de um condutor submarino (11) adjacente, o conjunto de alojamento (23) tendo uma janela se estendendo através do conjunto de alojamento (23) do exterior do conector para o interior do conjunto de alojamento (23);

um conjunto de segmento de engate (29) pivotante fendido interno portado pelo conjunto de alojamento (23) e tendo um perfil sulcado (33) adaptado para engatar com o perfil no pino (27) do condutor submarino (11) adjacente para conectar o conjunto de alojamento (23) ao pino (27), o conjunto de segmento de engate (29) tendo uma extremidade de suporte que é sustentada de forma pivotante em um ressalto do conjunto de alojamento (23);

um membro de acionamento disposto dentro do conjunto de alojamento (23) para movimento axial em uma primeira direção com relação ao conjunto de segmento de engate (29) para pivotar o conjunto de segmento de engate (29) de uma posição não engatada para uma posição engatada para forçar o perfil do conjunto de segmento de engate (29) em engatamento com o perfil do pino (27) do condutor submarino (11) adjacente; e um conjunto de direcionamento se estendendo de uma localização externa para o conjunto de alojamento (23) através da janela do conjunto de alojamento (23) para o elemento de atuação dentro do alojamento, o conjunto de

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2. Conector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente uma articulação de retração (45) portada pivotalmente pelo conjunto de alojamento (23) em engatamento com uma extremidade do conjunto de segmento de engate (29) oposta à extremidade de suporte, a articulação de retração (45) pivotando em resposta ao movimento axial do membro de acionamento em uma segunda direção para desengatar o perfil sulcado (33) do conjunto de segmento de engate (29) a partir do perfil do pino (27).

3. Conector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de segmento de engate (29) compreende uma pluralidade de segmentos separados (29) espaçados em torno do conjunto de alojamento (23).

4. Conector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de acionamento tem um lado interno convexo curvo que desliza ao longo de uma superfície externa convexa curva (46) do conjunto de segmento de engate (29), as superfícies curvas (46) configuradas de tal modo que o contato entre as superfícies curvas (46) é mantido quando o membro de acionamento é movido axialmente na primeira direção.

5. Sistema de conexão de condutor submarino (11), caracterizado por compreender:

uma pluralidade de condutores submarinos, cada um dos condutores submarinos tendo um pino (27) contendo um perfil externo em uma primeira extremidade e um alojamento em uma segunda extremidade (35), o alojamento sendo

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3/6 adaptado para receber um pino (27) de uma tubulação adjacente;

um conjunto de segmento de engate (29) pivotante fendido interno portado dentro do alojamento e tendo um perfil que conjuga com o perfil externo no pino (27) de um condutor submarino (11) adjacente para engatar o condutor submarino (11) na tubulação adjacente, o conjunto de segmento de engate (29) tendo uma extremidade de suporte que é sustentada de forma pivotante em um ressalto interno do conjunto de alojamento (23);

um membro de acionamento portado dentro do alojamento para movimento axial com relação ao alojamento e ao conjunto de engate;

uma janela se estendendo através do conjunto de alojamento (23) de uma localização exterior para uma localização interior;

uma luva de acionamento (47) portada em um lado externo do alojamento para movimento axial com relação ao alojamento; e um bloco de transferência de carga (43) portado na janela para movimento axial com relação ao alojamento e preso ao membro de acionamento e à luva de acionamento (47) de modo que o movimento axial da luva de acionamento (47) em uma primeira direção faz com que o membro de acionamento pivote o conjunto de segmento de engate (29) para uma posição engatada com o perfil externo no pino (27) do condutor submarino (11) adjacente.

6. Sistema de conexão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente uma trava (64) portada pelo alojamento para seletivamente impedir que a luva de acionamento (47) se desloque em uma segunda direção enquanto o conjunto de segmento de engate (29) está na posição engatada.

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7. Sistema de conexão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto de segmento de engate (29) compreende uma pluralidade de segmentos separados (29) espaçados em torno do alojamento.

8. Sistema de conexão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o membro de acionamento tem um lado interno convexo curvo que desliza ao longo de uma superfície externa convexa curva (46) do conjunto de segmento de engate (29), as superfícies curvas (46) sendo configuradas de tal modo que o contato entre as superfícies curvas (46) é mantido quando o membro de acionamento é movido axialmente na primeira direção.

9. Conector para conectar seções de condutor submarino (11), o conector sendo caracterizado por compreender:

um pino (27) contendo um perfil sulcado (33) externo em uma extremidade de um primeiro condutor submarino (11);

um conjunto de alojamento (23) em uma extremidade de um segundo condutor submarino (11);

um conjunto de segmento de engate (29) interno portado pelo conjunto de alojamento (23) com um perfil sulcado (33) que conjuga com o perfil sulcado (33) no primeiro condutor submarino (11) enquanto em uma posição engatada e espaçada do perfil sulcado (33) no primeiro condutor submarino (11) enquanto em uma posição desengatada;

uma luva de acionamento (47) portada pelo alojamento para movimento axial em uma primeira direção com relação ao conjunto de segmento de engate (29) para mover o conjunto de segmento de engate (29) para a posição engatada e em uma segunda direção para mover o conjunto de engate para a posição desengatada;

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5/6 um anel de travamento fendido portado entre a luva e o conjunto de alojamento (23), o anel de travamento tendo um conjunto de ranhuras que se engata com um conjunto coincidente de ranhuras do conjunto de alojamento (23) em engate de catraca; e um conjunto de reforço que seletivamente impede que o anel de travamento se engate em catraca com o conjunto de alojamento (23).

10. Conector para conectar seções de condutor submarino (11), o conector sendo caracterizado por compreender:

um conjunto de segmento de engate (29) portado por um conjunto de alojamento (23) e tendo um perfil sulcado (33) que conjuga com um perfil sulcado (33) em um pino (27);

um membro de acionamento portado pelo conjunto de alojamento (23) para movimento axial em uma primeira direção com relação ao conjunto de segmento de engate (29) para mover o conjunto de segmento de engate (29) e para forçar o perfil sulcado (33) do conjunto de segmento de engate (29) para engatar com o perfil sulcado (33) do pino (27);

uma articulação de retração (45) portada pelo conjunto de alojamento (23) em engatamento com uma extremidade do conjunto de segmento de engate (29), se movendo em resposta ao movimento axial do membro de acionamento em uma segunda direção para desengatar o perfil sulcado (33) do conjunto de segmento de engate (29) a partir do perfil sulcado (33) do pino (27);

um conjunto de direcionamento de elemento de acionamento adaptado para capacitar o elemento de acionamento para se mover axialmente por uma força mecânica externa; e

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6/6 em que o conjunto de acionamento compreende uma janela que se estende transversal a um eixo longitudinal do conjunto de alojamento (23) e o conjunto de direcionamento do membro de acionamento compreende um membro de acoplamento que se estende através da janela no conjunto de alojamento (23).

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2/6 direcionamento sendo adaptado para capacitar um dispositivo externo ao conjunto de alojamento (23) para engatar o conjunto de direcionamento mecanicamente para mover o elemento de atuação axialmente na primeira direção.

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