BRPI0715616A2 - sistema operador para vÁlvula de seguranÇa de cilindro duplo - Google Patents

Abstract

SISTEMA OPERADOR PARA VÁLVULA DE SEGURANÇA DE CILINDRO DUPLO. A presente invenção refere-se a um operador de válvula da segurança hidráulica que compreende uma primeira haste de pistão acoplada a um elemento de fechamento. O operador adicionalmente compreende um primeiro alojamento de operador acoplado a um capô e a um cabeçote. A primeira haste de pistão se entende através do capô para dentro do primeiro alojamento de operador, em que é acoplado a um primeiro pistão disposto dentro do primeiro alojamento de operador. O operador adicionalmente compreende uma segunda haste de pistão acoplada ao elemento de fechamento. A segunda haste de pistão tem um eixo geométrico longitudinal que é paralelo a um eixo geométrico longitudinal da primeira haste de pistão. A segunda haste de pistão se estende através do capô para dentro do segundo alojamento de operador e é acoplada a um segundo pistão que é disposto dentro do segundo alojamento de operador.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA OPERADOR PARA VÁLVULA DE SEGURANÇA DE CILINDRO DUPLO".

Referência cruzada a pedidos relacionados Não aplicável.

Declaração com relação à pesquisa ou desenvolvimento patrocinado pelo governo federal

Não aplicável. Antecdentes da invenção

A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para con- trolar a pressão dentro de um poço. Mais especificamente, certas modalida- des da invenção compreendem métodos e aparelhos para operação de vál- vulas de segurança do tipo gaveta.

Válvulas de segurança são usadas em operações de perfuração e produção de hidrocarbonetos como um dispositivo de segurança que fe- cha, isola e veda o poço. Válvulas de segurança são essencialmente gran- des válvulas que são conectadas à cabeça de poço e compreendem ele- mentos de fechamento capazes de vedar e fechar o poço, de modo a impe- dir a liberação de gás ou líquidos de alta pressão a partir do poço. Um tipo de válvula de segurança usada extensivamente tanto em aplicações de bai- xa quanto de alta pressão é uma válvula de segurança do tipo gaveta. Uma válvula de segurança do tipo gaveta utiliza dois elementos de fechamento opostos, ou gavetas, dispostos dentro de um alojamento especialmente de- signado, ou corpo. O corpo da válvula de segurança tem um orifício que é alinhado com o poço. Cavidades opostas intersectam o orifício e suportam as gavetas conforme elas se movem para dentro e para fora do orifício. Um capô é conectado ao corpo na extremidade externa de cada cavidade e su- porta um sistema operador que proporciona a força requerida para mover as gavetas para dentro e para fora do orifício.

As gavetas são equipadas com elementos de vedação que en- gatam para proibir o fluxo através do orifício quando as gavetas são fecha- das. As gavetas podem ser gavetas de tubulação, que são configuradas pa- ra fechar e para vedar um anel ao redor de uma tubulação que é disposta dentro do orifício, ou podem ser gavetas cegas ou gavetas cegas de cisa- Ihamento, que são configuradas para fechar e vedar todo o orifício. Uma a- plicação de perfuração particular pode requerer uma variedade das gavetas de tubulação e gavetas cegas. Portanto, em muitas aplicações, válvulas de segurança múltiplas são montadas para dentro de um grupo de válvula de segurança que compreende uma pluralidade de válvulas de segurança do tipo gaveta, cada uma equipada com um tipo específico de gaveta.

Válvulas de segurança do tipo gaveta são freqüentemente confi- guradas para serem operadas utilizando um fluido hidráulico pressurizado para controlar a posição dos elementos de fechamento com relação ao orifí- cio. Apesar de mais válvulas de segurança serem acopladas a uma bomba de fluido ou alguma outra fonte ativa de fluido hidráulico pressurizado, mui- tas aplicações requerem um certo volume de fluido hidráulico pressurizado para serem armazenados e imediatamente disponíveis para operar a válvula de segurança, no caso de emergência. Por exemplo, muitas especificações de operação submarina requerem um grupo de válvulas de segurança para serem capazes de circular (isto é, mover um elemento de fechamento entre a posição estendida e a retraída) diversas vezes usando somente fluido pressurizado armazenado no conjunto de válvulas. Grandes conjuntos de grupos de válvulas de segurança de alta pressão, diversas centenas de ga- lões de fluido pressurizados podem ter que serem armazenados em grupos, criando problemas tanto de tamanho quanto de peso com o sistema.

Devido a muitas aplicações de perfurações submarinas requere- rem o uso de válvulas de segurança de alta pressão e de grande diâmetro, a altura, o peso e os requerimentos de fluido hidráulico dessas válvulas de segurança são importantes critérios no projeto de válvulas de segurança e de sondas de perfuração que operam as mesmas. Assim, as modalidades da presente invenção são direcionadas para válvulas de segurança do tipo gaveta que procuram superar essas e outras limitações da técnica anterior. Sumário das modalidades preferidas

Modalidades exemplificativas da presente invenção incluem um operador de válvula de segurança hidráulica que compreende uma primeira haste de pistão acoplada a um elemento de fechamento. O operador adicio- nalmente compreende um primeiro alojamento de operador acoplado a um capô e a um cabeçote. A primeira haste de pistão se estende através do ca- po para dentro do primeiro alojamento de operador, onde é acoplada a um primeiro pistão disposto dentro do primeiro alojamento de operador. O ope- rador adicionalmente compreende uma segunda haste de pistão acoplada ao elemento de fechamento. A segunda haste de pistão tem um eixo geomé- trico longitudinal que é paralelo a um eixo geométrico longitudinal da primei- ra haste de pistão. A segunda haste de pistão se estende através do capô para dentro de um segundo alojamento de operador e é acoplada a um se- gundo pistão que é disposto dentro do segundo alojamento de operador.

Assim, certas modalidades da presente invenção compreendem uma combinação de características e vantagens que capacitam o aumento substancial da operação e do controle de uma válvula de segurança do tipo gaveta. Essas e várias outras características e vantagens da presente in- venção irão ser prontamente aparentes para aqueles versados na técnica, mediante a leitura da descrição detalhada a seguir das modalidades preferi- das da invenção e pela referência dos desenhos anexos. Breve descrição dos desenhos Para uma compreensão mais detalhada da presente invenção,

referência é feita às figuras anexas, nas quais:

A figura 1 é uma válvula de segurança do tipo gaveta construída de acordo com as modalidades da presente invenção;

A figura 2 é uma vista em corte transversal de um operador hi- dráulico em uma posição retraída e construída de acordo com as modalida- des da presente invenção;

A figura 3 é uma vista em corte transversal do operador hidráuli- co da figura 2 ilustrado em uma posição não travada estendida;

A figura 4 é uma vista em corte transversal do operador hidráuli- co da figura 2 ilustrado em uma posição travada e estendida;

A figura 5 é uma vista isométrica de uma válvula de segurança do tipo gaveta dupla construída de acordo com as modalidades da presente invenção;

A figura 6 é uma vista em comparação esquemática de um ope- rador de cilindro único e de um operador de cilindro duplo paralelo;

A figura 7 é uma vista em corte transversal de um operador hi- dráulico de cilindro duplo construído de acordo com as modalidades da pre- sente invenção;

A figura 8 é uma vista em corte transversal do operador hidráuli- co de cilindro duplo da reivindicação 7;

A figura 9 é uma vista em corte transversal, parcial, de um motor e da transmissão para um operador hidráulico de cilindro duplo construído de acordo com as modalidades da presente invenção;

A figura 10 é uma vista de extremidade do operador da figura 9;

e

A figura 11 é um conjunto de grupo de válvulas de segurança. Descrição Detalhada das modalidades preferidas

Na descrição que se segue, partes similares serão indicadas através de todo o relatório descritivo e dos desenhos com os mesmos núme- ros de referência, respectivamente. As figuras dos desenhos não estão ne- cessariamente em escala. Certas características da invenção podem ser ilustradas de forma exagerada em escala, ou de alguma forma esquemática, e alguns detalhes de elementos convencionais podem não ser ilustrados por medida de clareza e de concisão.

Com referência agora à figura 1, a válvula de segurança 10 compreende um corpo 12, capôs 14, sistema operador 16, e elementos ter- minais 17. O corpo 12 compreende um orifício 18, cavidades opostas 20, e conexões aparafusadas inferior e superior 22 para a montagem de compo- nentes adicionais acima e abaixo da válvula de segurança 10, tal como em um conjunto de grupo de válvulas de segurança. Capôs 14 são acoplados ao corpo 12 por conectores 24 que permitem que os capôs sejam removidos a partir do corpo para prover acesso para os elementos de fechamento 17. O sistema operador 16 é montado no capô 14 e utiliza um pistão hidráulico 26 e um cilindro 28, dispostos para mover os elementos de fechamento 17 atra- vés das cavidades 20, para dentro e para fora do orifício 18.

As figuras 2 a 4 ilustram uma modalidade de um sistema opera- dor que reduz o volume do fluido necessário para circular no operador pela utilização de fluido hidráulico significantemente menor para retrair do que para estender. O sistema operador 30 é montado ao capô 32 e é acoplado ao elemento de fechamento 34. O sistema operador compreende uma haste de pistão 36, um pistão 38, um alojamento de operador 40, um cabeçote 42, uma luva deslizante 44 e uma haste de travamento 46. O pistão 38 compre- ende um corpo 48 e um flange 50. Uma vedação de corpo 52 circunda de forma circunferencial o corpo 48 e engata com vedação o alojamento do o- perador 40. Uma vedação de flange 54 circunda de forma circunferencial o flange 50 e engata de forma vedante o alojamento de operador 40. O diâme- tro de vedação da vedação de flange 54 é maior do que o diâmetro de veda- ção da vedação de corpo 52. O engate da vedação de corpo 52 e da vedação de flange 54

com o alojamento de operador 40 divide o interior do operador em três câ- maras isoladas hidraulicamente, uma câmara estendida 56, uma câmara de fluido ajustável 60 e uma câmara de retração 64. A câmara estendida 56 é formada entre o cabeçote 42 e a vedação de flange 54. Um orifício estendido 58 proporciona uma comunicação hidráulica com a câmara estendida 56. A câmara de fluido ajustável 60 é formada na região anular definida pelo alo- jamento de operador 40 e pelo pistão 38 entre a vedação de corpo 52 e a vedação de flange 54. O orifício de fluido ajustável 62 proporciona comuni- cação hidráulica com a câmara de fluido ajustável 60. A câmara de retração 64 é formada na região anular definida pelo alojamento de operador 40 e o pistão 38 entre a vedação de corpo 52 e o capô 32. O orifício de retração 66 proporciona comunicação de fluido com a câmara de retração 64.

Em geral, a câmara estendida 56 e a câmara de retração 64 es- tão em comunicação de fluido com um suprimento de fluido hidráulico que é regulado por um sistema de controle. Dependendo da configuração do su- primento de fluido hidráulico e do sistema de controle, o fluido expelido a partir da câmara estendida 56 e da câmara de retração 64 pode ser recicla- do para o suprimento de fluido hidráulico ou pode ser expelido para o ambi- ente circundante. A câmara de fluido ajustável 60 pode ser comprimida de forma balanceada com o ambiente circundante, tal que a pressão de fluido dentro da câmara ajustável não resista ao movimento do pistão 38. Em cer- tas modalidades, a câmara de fluido ajustável 60 é deixada aberta para o ambiente circundante ou acoplada a um sistema de compensação de pres- são que mantém a pressão balanceada dentro da câmara de fluido ajustável.

Na figura 2, o sistema operador 30 é ilustrado em uma posição retraída, onde o pistão 38 é disposto contra o cabeçote 42. O fornecimento de fluido hidráulico pressurizado para o orifício estendido 58 atua o sistema operador 30 e move o pistão 38 na direção do capô 32. Conforme o pistão 38 se move na direção do capô 32, o fluido dentro da câmara de fluido ajus- tável 60 é empurrado através do orifício de fluido ajustável 62 e o fluido den- tro da câmara de retração 64 é empurrado através do orifício de retração 66. O fluido empurrado a partir da câmara de fluido ajustável 60 e da câmara de retração 64 pode ser retido em um reservatório hidráulico ou ejetado para o ambiente circundante. Conforme o fluido hidráulico é fornecido para a câma- ra estendida 56, o pistão 38 irá continuar a se mover até que o pistão conta- te o capô 32, conforme é ilustrado na figura 3. Devido ao fato de que o pistão 38 tem que mover na mesma dis-

tância axial durante a extensão e a retração, as diferenças nos requerimen- tos de fluido são obtidas pelo uso de uma área hidráulica de diâmetro menor para a retração do que para a extensão. Isso desbalanceia os requerimentos de fluido resultando em um volume total reduzido de fluido que é requerido para o ciclo do sistema operador entre uma posição estendida e uma retraí- da. A redução no volume de fluido requerido pode ser de interesse especial nas aplicações submarinas, onde os requerimentos de desempenho neces- sitam o armazenamento de grandes volumes de fluido com o conjunto de válvula de segurança. A redução do volume de fluido necessário para mover o sistema operador para a posição retraída reduz o volume de fluido que necessita ser armazenado com o conjunto de válvula de segurança.

A utilização de uma área hidráulica de diâmetro menor para a retração tem adicionado o benefício de gerar menor força durante a retração. Em certas situações, a força gerada pelo sistema operador em mover para a posição retraída é insuficiente para mover o elemento de fechamento, mas excede o projeto de cargas para certos componentes do sistema. Nessas situações, se o sistema operador for atuado alguns componentes dentro do sistema podem falhar. Portanto, reduzir a força gerada durante a retração ajuda a minimizar os danos quando o sistema operador tenta, mas falha em retrair um elemento de fechamento e ajuda a impedir a liberação não-inten- cional de hidrocarbonetos pelo impedimento da abertura do elemento de fe- chamento quando sob pressão.

Apesar de o operador 30 ser atuado por pressão hidráulica, mui- tas aplicações também requerem uma trava mecânica, de modo a manter a posição do elemento de fechamento no caso de perda de pressão hidráulica. De modo a positivamente travar o pistão 38 na posição, uma luva deslizante 44 é fixada de forma giratória com relação ao pistão 38 e engatada de forma rosqueada com a haste de travamento 46, que é acoplada de forma giratória ao cabeçote 42. A luva deslizante 44 se move axialmente com relação à haste de travamento 46 quando a haste de travamento é girada.

Com referência agora à figura 4, uma vez que o pistão 38 se move na direção do capô 32, a haste de travamento 46 é girada. O engata- mento rosqueado da haste de travamento 46 e da luva deslizante 44 induz a luva a mover axialmente com relação à haste de travamento. A haste de tra- vamento 46 é girada até que a luva 44 contate um ombro 68 do pistão 38, conforme é ilustrado na figura 4. A luva deslizante 44 irá engatar com o pis- tão 38 e impedir o movimento do pistão em afastamento ao capô 32.

O engate rosqueado da haste de travamento 46 e da luva desli- zante 44 é "autotravante" no sentido em que a força axial na luva deslizante não irá girar a luva com relação à haste de travamento. Assim, quando a luva deslizante 44 está em contato com o ombro 68, o pistão 38 é impedido de se mover em afastamento do capô 32. Uma vez que a luva deslizante 44 é engatada com o ombro 68, a pressão dentro da câmara estendida 60 pode ser reduzida e o pistão 38 irá permanecer na posição estendida. Dessa ma- neira, a luva deslizante 44 e a haste de travamento 46 operam como um sis- tema de travamento, que pode ser engatado para impedir que o elemento de fechamento 34 abra de forma não-intencional. Apesar de ter sido somente ilustrada na posição completamente estendida e travada, a luva deslizante 44 pode engatar e travar contra o pistão 38 em qualquer posição.

De modo a mover o sistema operador 30 de volta para a posição retraída da figura 2, a pressão hidráulica é primeiramente aplicada na câma- ra estendida 56. Isso remove qualquer carga compressiva axial a partir da luva deslizante 44 e da haste de travamento 46 e permite que a haste de travamento seja girada. A rotação da haste de travamento 46 move a luva deslizante 44 em afastamento do ombro 68. A pressão hidráulica pode então ser aplicada na câmara de retração 64, de modo a mover o pistão 38 de vol- ta na direção da posição retraída da figura 1.

A haste de travamento 46 pode ser girada por uma variedade de motores elétricos, motores hidráulicos, ou outros dispositivos de rotação. Em certas modalidades, o motor é um motor hidráulico que pode prover 1,69 KN.m (15.000 libras - polegada) de torque. Na figura 3, a haste de travamento 46 é acoplada a um motor 72 através do sistema de transmissão 70, que trans- fere movimento a partir do motor para a haste de travamento. A figura 4 ilus- tra o motor 72 sendo diretamente conectado na haste de travamento 46 sem um sistema de transmissão. Em certas modalidades, tanto o sistema 70 da figura 3 quanto o motor 72 da figura 4 são equipados com sistemas de re- serva que permitem a operação manual da haste de travamento 46, tal como um veículo operado remotamente (ROV). O ROV pode ser usado para suprir o fluido hidráulico ou a energia elétrica para operar o motor 72 ou pode ser usado para diretamente girar a haste de travamento 46.

Conforme discutido anteriormente, o sistema operador 30 pode operar efetivamente enquanto utilizando uma área hidráulica menor para a retração do que para a extensão, devido ao fato de que menos força é re- querida para retrair o elemento de fechamento 34 do que para estender o elemento de fechamento para dentro do poço. O diâmetro máximo do siste- ma operador para uma válvula de segurança do tipo gaveta é frequentemen- g te determinado pela área de pressão hidráulica que é requerida para fechar o poço sob pressão de trabalho direta. Em aplicações de alta pressão, o di- âmetro do sistema de operação é freqüentemente maior do que a altura do capô, que é acoplado no corpo da válvula de segurança. Conforme muitas válvulas de segurança do tipo gaveta são construídas com múltiplas gavetas operando em um único corpo com múltiplas cavidades, o diâmetro do siste- ma operador freqüentemente determina a altura total do conjunto, conforme as aberturas de cavidades individuais devem ser espaçadas uma da outra para permitir um afastamento para os conjuntos de operador. A figura 5 ilustra uma válvula de segurança de gaveta dupla 80

compreendendo operadores cilíndricos duplos paralelos 82 acoplados ao corpo 84 por capôs 86. Operadores 82 utilizam dois cilindros hidráulicos de diâmetro menor para prover uma força de fechamento equivalente para um cilindro hidráulico de diâmetro maior único. A utilização de cilindros hidráuli- cos de diâmetro menor permite que capôs adjacentes 86 sejam localizados próximos um do outro, de modo que o corpo da válvula de segurança 84 tem uma altura mínima, conforme medido entre a conexão superior 85 e a cone- xão inferior 87.

Os operadores de cilindro duplo paralelos 82 são esquematica- mente ilustrados na figura 6, em que a área 90 representa a área de pressão de um cilindro único tendo um diâmetro maior 92. Um operador de cilindro duplo é representado por áreas 94 tendo um diâmetro menor 96. O diâmetro 96 é selecionado tal que a área total 94 de ambos os operadores duplos é pelo menos igual para a área 90 do cilindro de diâmetro maior único. Para prover uma área de pressão substancialmente equivalente, acredita-se que o diâmetro 96 seja de aproximadamente 0,71 vezes o diâmetro 92. Por e- xemplo, um operador de diâmetro de 431,8 milímetros (dezessete polega- das) pode ser substituído por um operador tendo pistões paralelos de 508 milímetros (vinte polegadas). Cálculos sugerem que essa redução diminui o espaçamento mínimo entre as cavidades adjacentes a partir de 431,8 milí- metros (dezessete polegadas) para 508 milímetros (vinte polegadas).

As figuras 7 e 8 ilustram um tal operador de cilindro paralelo que também caracteriza um volume de fluido reduzido para a retração. Um sis- tema operador de cilindro duplo paralelo 100 compreende ser montado no capô 102 e compreende dois cilindros de operação em paralelo 104. Cada cilindro de operação 104 compreende uma haste de pistão 106, um pistão 108, um alojamento de operador 110, uma luva deslizante 112 e uma haste de travamento 114. Cada haste de pistão 106 é acoplada ao elemento de suporte 116, que acopla a um elemento de fechamento (não ilustrado) e as- segura que os pistões 108 permaneçam axialmente sincronizados. O cabe- çote de cilindro 118 é acoplado em ambos os alojamentos 110. Cada pistão 108 compreende uma vedação de corpo 120 dis-

posta no corpo 122 e um flange de vedação de flange 124 disposto no flange 126. As vedações 120 e 124 engatam de forma vedante os alojamentos de operador 110, tal que o alojamento seja dividido em uma câmara estendida 128, uma câmara de fluido ajustável 130 e uma câmara de retração 132. O diâmetro de vedação da vedação de flange 124 é maior do que o diâmetro de vedação da vedação de corpo 120, tal que menos fluido é requerido para encher a câmara de retração 132 do que é requerido para encher a câmara estendida 128.

O sistema operador de cilindro duplo paralelo 100 opera essen- cialmente na mesma seqüência que o sistema operador 30 descrito com re- lação às figuras 2 a 4. Na figura 8, o sistema operador é ilustrado em uma posição estendida e travada. A luva deslizante 112 é desengatada por uma primeira câmara estendida pressurizada 128 através de um orifício estendido 134 e então girando a haste de travamento 114, de modo que a luva se mo- ve na direção do cabeçote de cilindro 118. Uma vez que a luva deslizante 112 é desengatada, o fluido pressurizado é aplicado através do orifício de retração 136 para a câmara de retração 132. O fluido pressurizado enchen- do a câmara de retração 132 irá mover o pistão 108 na direção do cabeçote 118 e puxar o elemento de suporte 116 na direção do capô 102 até que o sistema operador 100 esteja na posição completamente retraída da figura 8.

O sistema operador 100 retorna para a posição estendida da figura 7 pela aplicação de fluido hidráulico através do orifício estendido 134 para a câmara estendida 128. Conforme o pistão 108 se move na direção do capô 102, o fluido dentro da câmara de fluido ajustável 130 é empurrado a- través do orifício de fluido ajustável 138 e o fluido dentro da câmara de retra- ço 132 é empurrado através do orifício de retração 136. O fluido empurrado a partir da câmara de fluido ajustável 130 e da câmara de retração 132 pode ser retido em um reservatório hidráulico ou ejetado para o ambiente circun- dante. Uma vez que o pistão 108 esteja totalmente na posição estendida, as hastes de travamento 114 são giradas de modo que as luvas deslizantes 112 engatem os pistões e impeçam o movimento dos pistões a partir da po- sição estendida.

O elemento de suporte 116 assegura que os pistões 108 e as hastes de pistão 106 permaneçam sincronizados durante a operação do sis- tema 100. O sistema hidráulico que fornece fluido para o sistema operador 100 pode também ser configurado para suprir fluido hidráulico para o siste- ma operador de tal forma que os pistões 108 permaneçam sincronizados enquanto se movendo.

Com referência agora às figuras 9 e 10, o sistema operador 100 pode adicionalmente compreender um sistema de acionamento 140 que gira as hastes de travamento 114 para moverem a luva deslizante 112 para den- tro e para fora de engate de travamento com o pistão 108. O sistema de a- cionamento 140 compreende um motor 142, uma transmissão 144 e um atu- ador mecânico por ROV 146. O sistema de acionamento 140 é montado no cabeçote 118 com o motor 142 disposto geralmente entre os alojamentos de operador 110. O motor 142, que pode ser um motor hidráulico, elétrico ou outro qualquer é acoplado à transmissão 144 e ao atuador mecânico 146. A transmissão 144 compreende uma pluralidade de engrenagens que, de for- ma giratória, acoplam o motor 142 nas hastes de travamento 114. O atuador mecânico 146 é posicionado de modo a permitir acesso no caso de falha do motor 142 ou de suprimento de fluido ou de energia para o motor. O atuador mecânico 146 pode prover uma rotação direta mecânica da transmissão 144 ou pode prover o fornecimento externo do fluido hidráulico ou da energia para o motor 142. As características acima descritas das modalidades do sistema operador podem ser usadas sozinhas ou em cooperação. Por exemplo, o operador de retração de volume reduzido das figuras 2 a 4 pode ser usado em combinação com a haste de travamento e com a disposição de trava- mento da luva deslizante, conforme ilustrado, ou pode ser usado com outros sistemas de travamento. De forma similar, a haste de travamento e a dispo- sição de travamento da luva deslizante podem ser usadas com os sistemas operadores ou em outros tipos de sistemas atuados linearmente. O sistema operador de cilindro paralelo pode também ser usado em outras aplicações e com outros tipos de pistão e conjuntos de cilindro, bem como com outros sistemas de travamento.

Apesar de essas características poderem ser usadas em outras aplicações, as características descritas proporcionam um benefício sinergé- tico quando usadas em combinação. Como um exemplo, uma válvula de segurança do tipo gaveta dupla que usa um sistema operador de cilindro paralelo tendo uma retração de volume reduzida (o sistema operador das figuras 7 e 8) é mais leve, mais curta e usa menos fluido hidráulico do que uma válvula de segurança convencional utilizando sistemas operadores con- vencionais. O uso da haste de travamento e da disposição de travamento de luva deslizante também proporciona um sistema de travamento simplificado, quando comparado com muitos outros sistemas de travamento convencio- nais.

A figura 11 ilustra um grupo de válvula de segurança 200 aco- plado a uma cabeça de poço 202. O grupo de válvula de segurança 200 compreende um conjunto de grupo inferior 204 e um conjunto de grupo su- perior 206, ou um pacote de condutor submarino inferior. O conjunto de gru- po inferior 204 compreende um conector de cabeça de poço 208, uma válvu- la de segurança do tipo gaveta 210, uma válvula de segurança anular 212, uma válvula de retenção e de ruptura 214 e um acumulador hidráulico 216. O conjunto de grupo superior 206 compreende uma válvula de segurança anular 218, conectores de retenção e de ruptura 220, união flexível/adap- tador de condutor submarino 222, uma cápsula de controle 224 e um conec- tor de colar 226. O conector de colar 226 proporciona uma conexão liberável entre o conjunto de grupo superior 206 e o conjunto de grupo inferior 204. Os acumuladores hidráulicos 216 são montados em uma armação 228 que circunda o conjunto de grupo inferior 204.

Portanto, as modalidades preferidas da presente invenção rela-

tam um aparelho para válvulas de segurança do tipo gaveta aperfeiçoadas. A presente invenção é susceptível de modalidades de diversas formas. São ilustradas nos desenhos, e aqui serão descritas em detalhes, modalidades específicas da presente invenção com a compreensão de que a presente descrição deve ser considerada como exemplificativa dos princípios da inven- ção, e não é pretendida para limitar a invenção àquela ilustrada e descrita a- qui. Particularmente, várias modalidades da presente invenção proporcionam sistemas que permitem uma redução de tamanho, peso, complexidade, e re- querimentos de fluido das válvulas de segurança do tipo gaveta. Referência é feita à aplicação dos conceitos da presente invenção às válvulaa de seguran- ça do tipo gaveta, mas o uso dos conceitos da presente invenção não está limitado a essas aplicações, e pode ser usado para quaisquer aplicações incluindo outros equipamentos submarinos hidráulicos. Deverá ser comple- . tamente reconhecido que os diferentes ensinamentos das modalidades dis- cutidas abaixo podem ser empregados separadamente ou em quaisquer combinações adequadas para produzir os resultados desejados.

As modalidades ensinadas aqui são meramente ilustrativas e não limitam o escopo da invenção ou os detalhes da mesma. Deve ser en- tendido que muitas outras modificações e aperfeiçoamentos da descrição aqui podem ser feitos sem fugir do escopo da invenção ou dos conceitos inventivos aqui descritos. Devido ao fato de que muitas variações e modali- dades diferentes podem ser feitas sem fugir do escopo do conceito inventivo aqui ensinado, incluindo as estruturas ou materiais equivalentes aqui ensi- nados e devido ao fato de que muitas modificações podem ser feitas nas modalidades aqui detalhadas de acordo com os requerimentos descritivos da lei, deve ser entendido que os detalhes aqui devem ser interpretados co- mo ilustrativos, e não em um senso limitativo.

Claims (22)

1. Operador de válvula de segurança hidráulica, compreenden- do: um elemento de fechamento; uma primeira haste de pistão acoplada ao dito elemento de fe- chamento; um primeiro alojamento de operador tendo uma extremidade a- coplada a um capô e uma segunda extremidade acoplada a um cabeçote, em que a dita primeira haste de pistão se estende através do capô para den- tro do dito primeiro alojamento de operador; um primeiro pistão acoplado à dita primeira haste de pistão e disposto dentro do dito primeiro alojamento de operador; uma segunda haste de pistão acoplada ao dito elemento de fe- chamento, em que a dita segunda haste de pistão tem um eixo geométrico longitudinal que é paralelo a um eixo geométrico longitudinal da dita primeira haste de pistão; um segundo alojamento de operador tendo uma extremidade acoplada ao capô e uma segunda extremidade acoplada ao cabeçote, em que a dita segunda haste de pistão se estende através do capô para dentro do dito segundo alojamento de operador; e um segundo pistão acoplado à dita segunda haste de pistão e disposto dentro do dito segundo alojamento de operador.

2. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um elemento de suporte acoplado às primeira e segunda hastes de pistão, em que o dito elemento de suporte axialmente sincroniza as ditas primeira e segunda hastes de pistão.

3. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: uma primeira vedação de flange disposta no flange e engatando de forma vedante com o dito alojamento de operador; uma primeira vedação de corpo disposta no corpo e engatando de forma vedante com o dito alojamento de operador, em que a dita primeira vedação de flange tem um diâmetro de vedação maior do que um diâmetro de vedação da dita primeira vedação de corpo; uma segunda vedação de flange disposta no dito segundo pistão e engatando de forma selante com o dito segundo alojamento de operador; e uma segunda vedação de corpo disposta no dito segundo pistão e engatando de forma vedante com o dito segundo alojamento de operador, em que a dita segunda vedação de flange tem um diâmetro de vedação maior do que um diâmetro de vedação da dita segunda vedação de corpo.

4. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 3, compreendendo adicionalmente: uma primeira câmara de fluido ajustável formada dentro do dito primeiro alojamento de operador entre a dita primeira vedação de flange e a dita primeira vedação de corpo; e uma segunda câmara de fluido ajustável formada dentro do dito segundo alojamento de operador entre a dita segunda vedação de flange e a dita segunda vedação de corpo.

5. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 4, em que as ditas primeira e segunda câmaras de fluido a- justáveis são abertas para um ambiente circundante.

6. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 3, em que o dito elemento de fechamento é móvel para uma posição estendida por um primeiro volume do fluido sendo disposto entre a dita primeira vedação de flange e uma segunda extremidade do dito primeiro alojamento de operador e o dito elemento de fechamento é móvel para uma posição retraída por um segundo volume de fluido sendo disposto entre a dita primeira vedação de corpo e a primeira extremidade do dito primeiro alojamento de operador.

7. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: uma primeira luva disposta de forma deslizável dentro de uma cavidade disposta dentro do primeiro pistão, em que a dita primeira luva é fixada de forma giratória com relação ao dito primeiro pistão; e uma primeira haste de travamento acoplada de forma giratória no cabeçote e engatada de forma rosqueada com a dita primeira luva, em que a rotação da dita primeira haste de travamento translada a dita primeira luva com relação ao dito primeiro pistão; uma segunda luva disposta de forma deslizável dentro de uma cavidade disposta dentro do dito segundo pistão, em que a dita segunda lu- va é fixada de forma giratória com relação ao dito segundo pistão; e uma segunda haste de travamento acoplada de forma giratória no cabeçote e engatada de forma rosqueada com a dita segunda luva, em que a rotação da dita segunda haste de travamento translada a dita segunda luva com relação ao dito segundo pistão.

8. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 7, compreendendo adicionalmente um motor acoplado na dita primeira haste de travamento.

9. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 8, em que o motor é também acoplado na dita segunda haste de travamento.

10. Operador de válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente uma transmissão opera- cionalmente acoplada entre o dito motor e as ditas primeira e segunda has- tes de travamento.

11. Válvula de segurança hidráulica, compreendendo: um corpo tendo um orifício atravessando o mesmo; uma cavidade disposta através do dito corpo e cruzando o orifí- cio; um elemento de fechamento disposto de forma móvel dentro da dita cavidade; uma primeira e uma segunda hastes de pistão acopladas ao dito elemento de fechamento e se estendendo através de um capô que é aco- piado ao dito corpo; um primeiro pistão acoplado à dita primeira haste de pistão e pelo menos parcialmente disposto dentro de um primeiro alojamento de ope- rador tendo uma extremidade acoplada ao capô e uma segunda extremidade acoplada a um cabeçote; e um segundo pistão acoplado à dita segunda haste de pistão e pelo menos parcialmente disposto dentro de um segundo alojamento de o- perador tendo uma extremidade acoplada ao capô e uma segunda extremi- dade acoplada a um cabeçote.

12. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 11, compreendendo adicionalmente um elemento de suporte acoplado nas primeira e segunda hastes de pistão, em que o dito elemento de suporte axialmente sincroniza as ditas primeira e segunda hastes de pistão.

13. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 11, compreendendo adicionalmente: uma primeira vedação de flange disposta no flange e engatada de forma vedante com o dito alojamento de operador; uma primeira vedação de corpo disposta no corpo e engatada de forma vedante com o dito alojamento de operador, em que a dita primeira vedação de flange tem um diâmetro de vedação maior do que um diâmetro de vedação da dita primeira vedação de corpo; uma segunda vedação de flange disposta no dito segundo pistão e engatada de forma vedante com o dito segundo alojamento de operador; e uma segunda vedação de corpo disposta no dito segundo pistão e engatada de forma vedante com o dito segundo alojamento de operador, em que a dita segunda vedação de flange tem um diâmetro de vedação maior do que um diâmetro de vedação da dita segunda vedação de corpo.

14. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 13, compreendendo adicionalmente: uma primeira câmara de fluido ajustável formada dentro do dito primeiro alojamento de operador entre a dita primeira vedação de flange e a dita primeira vedação de corpo; e uma segunda câmara de fluido ajustável formada dentro do se- gundo alojamento de operador entre a dita segunda vedação de flange e a dita segunda vedação de corpo.

15. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 14, em que as ditas primeira e segunda câmaras de fluido ajustáveis são abertas para um ambiente circundante.

16. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 13, em que o dito elemento de fechamento é móvel para uma posição estendida por um primeiro volume de fluido sendo disposto entre a dita pri- meira vedação de flange e a dita segunda extremidade do dito primeiro alo- jamento de operador e o dito elemento de fechamento é móvel para uma posição retraída por um segundo volume de fluido sendo disposto entre a dita primeira vedação de corpo e a dita primeira extremidade do dito primeiro alojamento de operador.

17. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 11, compreendendo adicionalmente: uma primeira luva disposta de forma deslizável dentro de uma cavidade disposta dentro do dito primeiro pistão, em que a dita primeira luva é fixada de forma giratória com relação ao dito primeiro pistão; e uma primeira haste de travamento acoplada de forma giratória no cabeçote e engatada de forma rosqueada com a dita primeira luva, em que a rotação da dita primeira haste de travamento translada a dita primeira luva com relação ao dito primeiro pistão; uma segunda luva disposta de forma deslizável dentro de uma cavidade disposta dentro do dito segundo pistão, em que a dita segunda lu- va é fixada de forma giratória com relação ao dito segundo pistão; e uma segunda haste de travamento acoplada de forma giratória no cabeçote e engatada de forma rosqueada com a dita segunda luva, em que a rotação da dita segunda haste de travamento translada a dita segunda luva com relação ao dito segundo pistão.

18. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 17, compreendendo adicionalmente um motor acoplado na dita primeira haste de travamento.

19. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 18, em que o dito motor é também acoplado na dita segunda haste de travamento.

20. Válvula de segurança hidráulica, de acordo com a reivindica- ção 19, compreendendo adicionalmente uma transmissão acoplada de forma operativa entre o dito motor e as ditas primeira e segunda hastes de trava- mento.

21. Método para a operação de uma válvula de segurança, com- preendendo: fornecer um fluido hidráulico para um primeiro e um segundo alojamentos de operador, em que um pistão é disposto dentro de cada ope- rador tal que o fornecimento de fluido hidráulico para os alojamentos indu- zem os pistões a transladar axialmente através dos alojamentos, em que cada pistão é acoplado a um elemento de fechamento; e sincronizar o movimento dos pistões através dos alojamentos de operador.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, em que o movi- mento é sincronizado por um elemento de suporte que é acoplado a cada pistão através de um par de hastes de pistão.