BRPI0717643B1

BRPI0717643B1 - Tampa de árvore recuperável por rov submarino

Info

Publication number: BRPI0717643B1
Application number: BRPI0717643-0A
Authority: BR
Inventors: Baskett David
Original assignee: Aker Kvaerner Subsea
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2018-02-06
Also published as: WO2008127371A2; AU2007351426B2; BRPI0717643A2; CA2666163C; GB0904270D0; GB2456078A; GB2456078B; US7677319B2; AU2007351426A1; WO2008127371A3; NO342274B1; CA2666163A1; NO20091221L; US20080087436A1

Description

(54) Título: TAMPA DE ÁRVORE RECUPERÁVEL POR ROV SUBMARINO (51) Int.CI.: E21B 7/12 (30) Prioridade Unionista: 16/10/2006 US 60/852,024 (73) Titular(es): AKER KVAERNER SUBSEA (72) Inventor(es): DAVID BASKETT

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TAMPA DE ÁRVORE PARA UMA ÁRVORE SUBMARINA E MÉTODO DE INSTALAÇÃO DA MESMA.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [001] Esse pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. No. 60/852.024 intitulado SUBSEA ROV RETRIEVABLE TREE CAP, depositado em 16 de outubro de 2006, por David Baskett, que é incorporado na sua integridade aqui.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se, de forma geral, a uma tampa de árvore recuperável para uso em uma árvore submarina vertical ou convencional de furo concêntrico. A tampa de árvore pode ser instalada e recuperada usando um veículo operado remoto (ROV). A tampa de árvore pode incluir material flutuante, tal como espuma sintática, para diminuir o peso submerso da tampa de árvore. O material flutuante pode ser configurado para orientar a tampa de árvore em uma posição vertical quando submersa. A tampa de árvore pode incluir uma manivela dobrável que pode ser usada pelo ROV para transportar a tampa de árvore. O ROV pode ser usado para mover a manivela de uma posição vertical para uma posição horizontal depois que a tampa de árvore foi instalada na árvore submarina. A tampa de árvore pode incluir um injetor de penetração a quente que o ROV pode remover da tampa de árvore depois da instalação da tampa de árvore.

[003] A tampa de árvore pode ser colocada no furo concêntrico de uma árvore submarina e travada no lugar antes de montar as vedações dentro do furo. Uma pluralidade de vedações da tampa pode ser usada para isolar hidraulicamente o furo anelar do furo de produção do carretel da árvore. Um injetor de penetração a quente pode ser usado para aplicar pressão de fluido na tampa de árvore para engatar primeiPetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 4/59

2/20 ro um primeiro mecanismo de travamento para seletivamente travar a tampa de árvore na árvore submarina e a pressão poder ser usada para montar ou energizar uma pluralidade de vedações dentro do furo da árvore submarina. Um segundo mecanismo de travamento pode ser usado para seletivamente prender um transportador de vedação em uma posição mais baixa sendo que a pluralidade de vedações isola os furos de produção e anelar da árvore submarina.

[004] A tampa de árvore pode também incluir recurso para injetar um inibidor de corrosão dentro de uma cavidade da tampa de árvore. A tampa de árvore pode incluir uma trajetória de fluxo e válvula, tal como uma ventilação de alçapão em p ou válvula de retenção unidirecional, que permite a remoção da água presa entre a tampa de árvore e a árvore submarina. A tampa de árvore pode também incluir uma trajetória de fluxo que pode ser usada para testar por pressão as vedações no transportador de vedação. A tampa de árvore pode ser adaptada para permitir que um primeiro recurso de travamento engate um perfil da árvore submarina a despeito da orientação radial da tampa de árvore.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA [005] Uma montagem de cabeça de poço, tal como essa utilizada no leito submarino para operações de perfuração e produção longe da costa, pode frequentemente incluir uma árvore submarina convencional ou vertical usada para acessar o furo de sondagem. A árvore submarina inclui um furo que pode ser vedado ou isolado usando uma tampa de árvore. Tipicamente, a árvore submarina inclui um furo de produção, bem como um furo anelar que pode ser isolado com a inserção de uma tampa de árvore. Tampas de árvore anteriores geralmente exigem o alinhamento radial específico da tampa de árvore a fim de ser inserida e presa na árvore submarina. O alinhamento da tampa de árvore com um alinhamento radial particular pode ser difícil

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3/20 quando instalando a tampa de árvore com um ROV. Dessa maneira, seria benéfico proporcionar uma tampa de árvore que possa ser instalada em uma árvore submarina em qualquer orientação radial.

[006] Enquanto instalando uma tampa de árvore em uma árvore submarina, um problema potencial é danificar as vedações durante o processo de instalação. As vedações são o componente-chave para a tampa de árvore, assim é importante impedir danos nas vedações durante o processo de instalação. Dessa maneira, seria benéfico prover uma tampa de árvore que possa ser instalada e seletivamente presa em uma árvore submarina antes que as vedações sejam montadas. [007] A instalação de uma tampa de árvore em um carretel de árvore submarina pode ser difícil. Um ROV pode ser usado para instalar a tampa de árvore. Dessa maneira, seria benéfico prover uma tampa de árvore leve para facilitar a instalação da tampa de árvore por um ROV. A tampa de árvore pode ter poder de flutuação integral para regular o peso úmido. A tampa de árvore pode ter poder de flutuação integral para ajudar o transporte subaquático da tampa de árvore. Pode ser também benéfico ter poder de flutuação integral que é configurada para orientar a tampa de árvore em uma posição ereta quando submersa.

[008] Fluido pode ficar preso dentro da cavidade da tampa de árvore enquanto a tampa de árvore é instalada em um carretel de árvore. Isso pode ser problemático para uma tampa de árvore leve, já que o fluido pode impedir que a tampa de árvore seja colocada apropriadamente no carretel da árvore. Além do que, a água pode causar a corrosão de algumas das partes internas da tampa de árvore e sistema de árvore submarina, tal como a gaxeta VX. Seria benéfico proporcionar recurso para liberar o fluido preso de dentro da cavidade da tampa de árvore. Além do que, seria benéfico se esse recurso também permitisse a injeção de um inibidor de corrosão dentro da tampa de

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4/20 árvore.

[009] Em vista do precedente, seria desejável proporcionar uma tampa de árvore que pudesse ser instalada em um furo concêntrico de uma árvore submarina em qualquer orientação radial da tampa de árvore. Também seria benéfico proporcionar uma tampa de árvore com poder de flutuação integral para reduzir o peso submerso da tampa de árvore. Seria benéfico proporcionar uma tampa de árvore que pudesse ser seletivamente presa em uma árvore submarina antes de montar as vedações para isolar o furo de produção e de isolamento. Seria benéfico proporcionar uma tampa de árvore que pudesse ser primeiro travada na árvore submarina pela aplicação de pressão hidráulica e a seguir pudesse montar as vedações para isolação dos furos de produção e anelar pela aplicação contínua de pressão hidráulica. Seria benéfico proporcionar uma tampa de árvore que se orientasse em uma posição ereta quando submersa. Seria benéfico prover uma tampa de árvore que permitisse a remoção da água presa entre a tampa de árvore e a árvore submarina. Também seria benéfico prover uma tampa de árvore que permitisse o teste de pressão das vedações do transportador de vedação.

[0010] A presente invenção é direcionada para superar, ou pelo menos reduzir os efeitos de, um ou mais dos problemas apresentados acima.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0011] O objetivo da presente revelação é proporcionar uma tampa de árvore para uma árvore submarina tendo um furo anelar e um furo de produção que pode ser instalada e recuperada usando um ROV. Em uma modalidade, a tampa de árvore inclui um corpo cilíndrico que tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior. O corpo cilíndrico inclui uma trajetória de fluxo longitudinal ao longo do corpo tendo um orifício de fluido superior e um orifício de fluido inferior. A

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5/20 tampa de árvore inclui uma tampa de árvore que é conectada na extremidade superior do corpo cilíndrico. A tampa de árvore inclui uma abertura através da qual uma luva de retenção pode ser posicionada. Uma haste é posicionada através da luva de retenção e se estende para dentro do corpo cilíndrico. A porção superior da haste se estende acima da tampa e pode ser usada para determinar quando o transportador de vedação, discutido abaixo, está localizado na sua posição inferior ou segunda. A haste pode incluir pelo menos um orifício radial, uma trajetória de fluxo longitudinal ao longo da haste e uma ventilação de alçapão em p ou válvula de retenção unidirecional na extremidade de topo da trajetória de fluxo longitudinal. A tampa de árvore inclui uma placa conectada no corpo cilíndrico e espuma sintática conectada na placa. A espuma sintática pode incluir uma porção superior conectada no topo da placa e uma porção inferior conectada no fundo da placa. [0012] A tampa de árvore inclui um came que é adaptado para engatar uma porção da haste. O came é posicionado dentro do corpo cilíndrico. Uma mola é posicionada ao redor da haste aplicando uma força descendente no came. A mola é orientada para mover o came e a haste de uma posição superior para uma posição inferior. Um mecanismo de travamento inferior, tal como um gancho de travamento, retém o came e a haste na posição superior enquanto a tampa de árvore é inserida na árvore submarina. O mecanismo de travamento inferior é móvel entre uma posição interna, que impede o movimento descendente do came e haste, para uma posição externa que permite o movimento descendente do came e da haste. Um transportador de vedação seletivamente retém o mecanismo de travamento inferior na posição interna até a montagem das vedações da tampa de árvore no furo da árvore submarina. Várias configurações e recursos de travamento reais podem ser usados para reter seletivamente o came e a haste na sua posição superior como seria verificado por alguém versado na

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6/20 técnica tendo o benefício dessa descrição.

[0013] A tampa de árvore inclui um transportador de vedação que é conectado com deslizamento no corpo cilíndrico. O transportador de vedação inclui uma vedação superior e uma vedação inferior e o transportador de vedação pode ser seletivamente movido entre uma primeira posição e uma segunda posição. As vedações superior e inferior podem ser vedações de metal em metal. O transportador de vedação pode também incluir pelo menos uma vedação elastomérica adjacente a cada uma das vedações superior e inferior. Na primeira posição, o transportador de vedação retém o mecanismo de travamento inferior na sua posição interna. Na segunda posição, o transportador de vedação libera o mecanismo de travamento inferior, e a vedação superior e a vedação inferior do transportador de vedação são posicionadas para isolar o furo anelar do furo de produção.

[0014] A tampa de árvore inclui uma luva e um alojamento ao redor da luva criando uma cavidade entre a luva e o alojamento. A luva inclui um elemento de vedação superior e um elemento de vedação inferior e é conectada com deslizamento na extremidade superior do corpo cilíndrico. A luva pode incluir um elemento de vedação externo que provê uma vedação contra o alojamento. A luva pode ser movida entre uma primeira posição, uma segunda posição e uma terceira posição. Na primeira posição e na segunda posição, os elementos de vedação superior e inferior da luva isolam hidraulicamente o orifício do fluido superior do corpo cilíndrico. Na terceira posição, o elemento de vedação superior da luva se move abaixo do orifício de fluido superior do corpo cilíndrico permitindo a comunicação do fluido entre a cavidade e o orifício do fluido superior.

[0015] A tampa de árvore inclui um mecanismo de travamento superior, tal como um gancho de travamento, que pode ser movido seletivamente entre uma posição interna e uma posição externa. O mecaPetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 9/59

7/20 nismo de travamento superior é orientado para sua posição interna e é adaptado para engatar um perfil na árvore submarina quando movido para sua posição externa. Várias configurações e recursos de travamento reais podem ser usados para seletivamente engatar um perfil na árvore submarina como seria verificado por alguém versado na técnica tendo o benefício dessa descrição. O mecanismo de travamento superior pode ser adaptado para engatar seletivamente o perfil na árvore submarina a despeito da orientação radial da tampa de árvore. Isso pode eliminar a necessidade do ROV girar e alinhar a tampa de árvore para uma orientação especificada antes da instalação na árvore submarina.

[0016] A tampa de árvore inclui um injetor de penetração a quente que pode ser seletivamente conectado na placa. O injetor de penetração a quente fica em comunicação de fluido com a cavidade entre o alojamento e a luva. A pressão do fluido pode ser aplicada através do injetor de penetração a quente para mover a luva da primeira posição para a segunda posição. Na segunda posição, a luva força o gancho de travamento superior para sua posição externa engatando o perfil para travar seletivamente a tampa de árvore na árvore submarina. A pressão do fluido pode ser continuamente aplicada através do injetor de penetração a quente para mover a luva para uma terceira posição, que move o elemento de vedação superior além do orifício de fluido superior do corpo cilíndrico permitindo que a pressão do fluido entre no orifício de fluido superior. A pressão do fluido pode então ser aplicada no transportador de vedação a partir do orifício de fluido inferior fazendo com que o transportador de vedação se mova para sua segunda posição. Na segunda posição, as vedações superior e inferior são posicionadas no furo da vedação da árvore submarina para isolar hidraulicamente os furos de produção e anelar. O movimento do transportador de vedação para a segunda posição permite o movimento para

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8/20 fora dos ganchos de travamento inferiores, o que permite o movimento descendente do came e haste para reter seletivamente o transportador de vedação na sua segunda posição. O injetor de penetração a quente pode ser usado para injetar um inibidor de corrosão para dentro da cavidade entre a tampa de árvore e a árvore submarina. O ROV pode ser usado para remover o injetor de penetração a quente depois que o transportador de vedação foi movido para sua segunda posição ou inferior.

[0017] A tampa de árvore pode também incluir um centralizador conectado no fundo do transportador de vedação. A tampa de árvore pode incluir uma manivela que é conectada na extremidade superior do corpo cilíndrico. O ROV pode ser capaz de mover a manivela de uma posição vertical ereta para uma posição horizontal inferior depois que as vedações foram montadas para isolar os furos de produção e anelar.

[0018] Uma outra modalidade é uma tampa de árvore para instalação em uma árvore submarina que tem um furo anelar e um furo de produção. A tampa de árvore inclui uma tampa, um corpo cilíndrico que é conectado na tampa e recurso hidraulicamente acionado para seletivamente travar o corpo cilíndrico em um perfil na árvore submarina. Recursos para seletivamente travar o corpo cilíndrico podem incluir ganchos de travamento, pinças, pinos carregados com mola, anéis ou colares fendidos ou qualquer outra estrutura equivalente que possa ser usada para engatar seletivamente um perfil como seria verificado por alguém de conhecimento comum na técnica tendo o benefício dessa descrição. A tampa de árvore também inclui um transportador de vedação que é conectado com deslizamento no corpo cilíndrico. O transportador de vedação pode ser movido entre uma posição não acionada e uma posição acionada. Na posição acionada, as vedações no transportador de vedação isolam hidraulicamente o furo anelar e o furo

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9/20 de produção da árvore submarina. A tampa de árvore inclui recurso para mover hidraulicamente o transportador de vedação para a posição acionada depois de travar o corpo cilíndrico no perfil. A tampa de árvore pode incluir recurso para travar seletivamente o transportador de vedação na posição acionada. Recursos para seletivamente travar o transportador de vedação na posição acionada podem incluir ganchos de travamento, pinças, pinos carregados com mola, anéis ou colares fendidos ou qualquer outra estrutura equivalente como seria verificado por alguém versado na técnica tendo o benefício dessa descrição.

[0019] Uma outra modalidade é um método para instalar uma tampa de árvore em uma árvore submarina incluindo mover a tampa de árvore para a árvore submarina com um veículo remotamente operado e inserir a tampa de árvore em um furo na árvore submarina. O método inclui aplicar pressão de fluido na tampa de árvore com um injetor de penetração a quente seletivamente conectado na tampa de árvore e travar a tampa de árvore na árvore submarina. Depois que a tampa de árvore está travada na árvore submarina, o método inclui montar as vedações da tampa de árvore para isolar os furos de produção e anelar da árvore submarina. O método pode incluir injetar um inibidor de corrosão através do injetor de penetração a quente para dentro de uma cavidade entre a tampa de árvore e a árvore submarina. O método pode também incluir remover a água presa entre a tampa de árvore e a árvore submarina. Um ROV pode ser usado para mover uma manivela da tampa de árvore de uma posição vertical para uma posição horizontal e remover o injetor de penetração a quente. [0020] Uma modalidade é uma tampa de árvore para uso com uma árvore submarina tendo um furo concêntrico. A tampa de árvore inclui um corpo cilíndrico tendo uma extremidade superior e uma extremidade inferior e uma tampa conectada na extremidade superior do

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10/20 corpo cilíndrico. A tampa de árvore inclui um transportador de vedação que é conectado com deslizamento na extremidade inferior do corpo cilíndrico. O transportador de vedação é móvel entre uma posição superior e uma posição inferior e inclui uma pluralidade de vedações que são adaptadas para vedar o furo concêntrico da árvore submarina quando o transportador de vedação está localizado na sua posição inferior. A tampa de árvore inclui um primeiro recurso de travamento que é conectado no corpo cilíndrico. O primeiro recurso de travamento é adaptado para engatar seletivamente um perfil dentro do furo concêntrico da árvore submarina. O primeiro recurso de travamento pode engatar o perfil a despeito da orientação radial do corpo cilíndrico da tampa de árvore. A tampa de árvore inclui um segundo recurso de travamento que é conectado no corpo cilíndrico. O segundo recurso de travamento é adaptado para reter seletivamente o transportador de vedação na sua posição inferior. A tampa de árvore inclui um injetor de penetração a quente. A pressão do fluido pode ser aplicada da penetração a quente primeiro para fazer o primeiro recurso de travamento engatar o perfil. Depois que o primeiro recurso de travamento tiver engatado com o perfil, a pressão do fluido aplicada da penetração a quente pode mover o transportador de vedação para sua posição inferior. O segundo recurso de travamento pode então ser usado para reter seletivamente o transportador de vedação na posição inferior. Na posição inferior, a pluralidade de vedações do transportador de vedação isola hidraulicamente o furo concêntrico da árvore submarina. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0021] A figura 1 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore inserida em uma árvore submarina.

[0022] A figura 2 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore.

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11/20 [0023] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma tampa de árvore.

[0024] A figura 4 mostra uma vista em perspectiva inferior de uma modalidade de uma tampa de árvore.

[0025] A figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma tampa de árvore parcialmente inserida em uma árvore submarina.

[0026] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva superior de uma modalidade de uma tampa de árvore sem qualquer espuma sintática presa no topo da tampa de árvore.

[0027] A figura 7 mostra uma vista da seção transversal de uma porção de uma modalidade de uma tampa de árvore representando a fixação da espuma sintática na porção superior e inferior da placa da tampa de árvore.

[0028] A figura 8 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore antes que a tampa de árvore seja travada na árvore submarina.

[0029] A figura 9 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore travada na árvore submarina e o transportador de vedação na sua posição superior.

[0030] A figura 10 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore travada na árvore submarina e o transportador de vedação na sua posição inferior vedando os furos de produção e anelar da árvore submarina.

[0031] A figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma tampa de árvore com uma manivela giratória para baixo para uma posição horizontal.

[0032] A figura 12 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore que inclui duas trajetórias de fluxo através de uma haste central da tampa de árvore.

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12/20 [0033] Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas por meio de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhes aqui. Entretanto, deve ser entendido que a invenção não é planejada para ser limitada às formas particulares descritos. De preferência, a intenção é abranger todas as modificações, equivalentes e alternativas que caem dentro do espírito e do escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS [0034] Modalidades ilustrativas da invenção são descritas abaixo como elas seriam utilizadas na tampa de árvore que pode ser instalada e removida em uma árvore submarina por um ROV. No interesse de clareza, nem todos os aspectos de uma implementação real são descritos nesse relatório descritivo. Naturalmente, será verificado que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, numerosas decisões específicas da implementação devem ser tomadas para atingir as metas específicas dos desenvolvedores, tal como concordância com restrições relacionadas com o sistema e relacionadas com o negócio, que variarão de uma implementação para outra. Além do mais, será verificado que um tal esforço de desenvolvimento seria complexo e longo, mas, contudo, seria uma tarefa de rotina para aqueles versados na técnica tendo o benefício dessa descrição.

[0035] Aspectos adicionais e vantagens das várias modalidades da invenção se tornarão evidentes a partir da consideração da descrição seguinte e dos desenhos.

[0036] A figura 1 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore 1 inserida no furo de uma árvore submarina 14. A árvore submarina 14 inclui um furo de produção 18 e um furo anelar 16. A árvore submarina 14 inclui um furo de vedação 55 no qual as vedações da tampa de árvore 1 podem isolar hidraulicaPetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 15/59

13/20 mente os furos de produção e anelar 16, 18. A tampa de árvore 1 como representada na figura 1 está travada dentro da árvore submarina 14 com ganchos de travamento 24, 26 estendidos para dentro de um perfil de trava 12 da árvore submarina 14. A figura 1 representa as vedações de um transportador de vedação 19 posicionado dentro da árvore submarina 14 para isolar hidraulicamente o furo de produção 18 e o furo anelar 16. Os vários componentes e a operação da tampa de árvore 1 serão discutidos em detalhes abaixo.

[0037] A figura 2 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore 1. A tampa de árvore 1 tem um corpo cilíndrico 10 e uma tampa 79 conectada no topo do corpo cilíndrico 10. A maioria dos componentes da tampa de árvore 1 pode ser compreendida de metal, tais como aço inoxidável e LAS de 551,58 MPa (80 ksi). Os elementos de vedação podem ser compreendidos de vedações de nitrila. Uma manivela giratória 36 pode ser conectada na tampa 79 ou no corpo cilíndrico 10. A manivela 36 pode ser girada entre uma posição ereta (mostrada na figura 2) para uma posição horizontal (mostrada na figura 11), que reduz o perfil da tampa de árvore

1. O perfil reduzido pode diminuir o risco do equipamento bater na tampa de árvore 1 instalada. A tampa 79 inclui uma abertura através da qual uma luva retentora 83 pode ser posicionada. Uma haste 80 pode ser posicionada dentro de um furo longitudinal da luva de retenção 83. A haste 80 inclui pelo menos um orifício radial 92 e um orifício longitudinal 90 que pode ser usado para expelir a água presa entre a tampa de árvore 1 e a árvore submarina 14. A extremidade superior do orifício longitudinal 90 inclui uma ventilação de alçapão em p 94 para impedir que o fluido flua para baixo do orifício longitudinal 90. Alternativamente, outros dispositivos que permitam que o fluido flua através dele em somente uma direção, tal como uma válvula de retenção, podem ser usados na extremidade do orifício longitudinal 90 como seria

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14/20 verificado por alguém versado na técnica tendo o benefício dessa descrição. Uma mola 82 é posicionada ao redor da haste 80. Uma extremidade da mola é conectada à ou retida pela luva de retenção 83. A outra extremidade da mola 82 engata um came 84. O came 84 é móvel entre uma primeira posição ou superior e uma segunda posição ou inferior. A figura 2 representa o came 84 na segunda posição ou inferior. Enquanto o came 84 estiver retido nessa primeira posição ou superior, a mola 82 é comprimida entre o came 84 e a luva de retenção 83 e dessa maneira, exerce uma força descendente no came 84. Ganchos de travamento 86, 88 podem ser usados para reter seletivamente o came 84 na sua primeira posição ou superior comprimindo a mola 82, como mostrado na figura 8. Os ganchos de travamento 86, 88 podem ser compreendidos de LAS de 723,95 MPa (105 ksi). A operação dos ganchos de travamento 86, 88 com relação ao came 84 será discutida em detalhes abaixo.

[0038] Uma placa 32 é conectada no corpo cilíndrico 10 com a espuma sintática superior 28 conectada no topo da placa 32 e a espuma sintática inferior 30 conectada no fundo da placa 32. A espuma sintática pode prover o poder de flutuação para a tampa de árvore 1 reduzindo o peso submerso da tampa de árvore 1. A configuração da espuma sintática pode também prover que a tampa de árvore 1 se oriente em uma posição ereta quando submersa. O peso reduzido e a orientação ereta da tampa de árvore 1 enquanto submersa podem ajudar no transporte da tampa de árvore 1 por um ROV para a localização de uma árvore submarina 14.

[0039] Um transportador de vedação 19 tendo uma pluralidade de vedações é conectado com deslizamento no corpo cilíndrico 10. O transportador de vedação 19 inclui uma vedação superior 52 e uma vedação inferior 54 que são usadas para isolar hidraulicamente os furos de produção e anelar 16, 18 da árvore submarina 14. As vedações

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15/20 superior e inferior 52, 54 podem ser vedações de metal em metal. A tampa de árvore 1 pode incluir vedações elastoméricas 50, 56, tal como anéis em o, localizadas adjacentes às vedações superior e inferior 52, 54. As vedações elastoméricas podem prover uma vedação secundária para as vedações superior e inferior 52, 54. O transportador de vedação 19 pode incluir uma vedação de diâmetro externo superior 58 e uma vedação de diâmetro externo inferior 60 para prover uma vedação entre o transportador de vedação 19 e o corpo cilíndrico 10. A vedação de diâmetro externo superior 58 e a vedação de diâmetro inferior 60 podem ser várias vedações elastoméricas, tal como um anel em o, como seria verificado por alguém versado na técnica tendo o benefício dessa descrição. O transportador de vedação 19 é móvel entre uma primeira posição ou superior e uma segunda posição ou inferior ao longo do corpo cilíndrico 10 como será discutido em mais detalhes abaixo. Um centralizador 100 pode ser conectado no fundo do transportador de vedação 19 para ajudar a centralizar a tampa de árvore 1 dentro do furo de produção 18 da árvore submarina 14.

[0040] A tampa de árvore 1 inclui um pistão móvel 20 posicionado em uma cavidade localizada entre o alojamento do gancho 22 e o corpo cilíndrico 10. O alojamento do gancho 22 pode incluir um elemento de vedação 38 para vedar a interface entre o alojamento do gancho 22 e a placa 32. Pressão pode ser aplicada na cavidade a partir de um injetor de penetração a quente 34 posicionado através da espuma sintática superior 28. O injetor de penetração a quente 34 fica em comunicação de fluido com a cavidade entre o alojamento do gancho 22 e o corpo cilíndrico 10. A tampa de árvore 1 pode incluir um orifício hidráulico 40 adjacente ao injetor de penetração a quente 34 e em comunicação com a cavidade. Pressão pode ser aplicada na cavidade para mover o pistão 20 para baixo ao longo do corpo cilíndrico 10. O movimento descendente do pistão 20 move os ganchos de travamento 24,

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16/20 para fora para dentro do perfil de travamento 12 da árvore submarina 14 seletivamente travando a tampa de árvore 1 na árvore submarina 14.

[0041] O pistão 20 inclui uma vedação interna superior 46 e uma vedação interna inferior 48 que podem ser posicionadas para isolar um orifício hidráulico superior 47 no corpo cilíndrico 10 da pressão hidráulica dentro da cavidade. O pistão 20 pode incluir um elemento de vedação externo superior 42 e um elemento de vedação externo inferior 44 para vedar a interface entre o pistão 20 e o alojamento do gancho

22. O pistão 20 pode também incluir uma vedação de barreira superior 62 entre o pistão 20 e o corpo cilíndrico 10. A pressão pode ser aumentada dentro da cavidade para mover o pistão 20 para, primeiro, engatar o perfil com os ganchos de travamento 24, 26 e, a seguir, mover o pistão 20 para baixo até que a vedação interna superior 46 se movimente além do orifício hidráulico superior 47 permitindo a comunicação hidráulica com um orifício hidráulico inferior 99 (mostrado na figura 8) do corpo cilíndrico 10. Uma válvula de pistão de travamento 37 pode ser usada para travar o pistão 20 e os ganchos de travamento 24, 26 na posição travada.

[0042] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma tampa de árvore 1 que inclui um centralizador 100 conectado no transportador de vedação 19. O centralizador 100 pode ser compreendido de um material que pode ajudar a impedir danos no furo de produção quando a tampa de árvore é inserida, tais como UHMW ou plástico Delrin. Uma porção superior da espuma sintática 28 é conectada na placa 32, o que pode reduzir o peso submerso da tampa de árvore 1. Um injetor de penetração a quente 34 é disposto na espuma sintática 28. Uma porção da haste 80 se projeta para fora da tampa de árvore 1 e pode ser usada para indicar visualmente a posição do transportador de vedação 19. Uma ventilação de alçapão em p

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17/20 pode ser presa na extremidade da haste 80 e pode ser usada para impedir o fluxo do fluido para baixo de um furo longitudinal na haste 80. A figura 3 mostra a manivela giratória 36 em uma posição ereta, que pode ser usada por um ROV para manipular a tampa de árvore 1. A figura 5 mostra uma vista em perspectiva da tampa de árvore 1 sendo inserida no furo de uma árvore submarina 14. A figura 11 mostra uma vista em perspectiva da tampa de árvore 1 inserida na árvore submarina 14. A manivela 36 foi abaixada para uma posição horizontal reduzindo o perfil geral da tampa de árvore 1. A redução do perfil diminui a probabilidade que o equipamento possa bater ou ser capturado na tampa de árvore 1 instalada. O comprimento mais curto da haste 80 projetada da tampa de árvore 1 (com relação à figura 5) indica que as vedações do transportador de vedação 19 foram montadas dentro do furo de vedação 55 da árvore submarina 14.

[0043] A figura 4 mostra uma vista em perspectiva inferior de uma modalidade de uma tampa de árvore 1. Prendedores 102, 104, 106, 108 podem ser usados para prender a espuma sintática superior 28 na placa 32. A espuma sintática inferior 30 pode ajudar a diminuir o peso submerso da tampa de árvore 1 e pode ser configurada em combinação com a espuma sintática superior 28 para ajudar a orientar a tampa de árvore 1 em uma posição ascendente quando submersa. A figura 7 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de um prendedor 102 e consolo 103 usados para prender as espumas sintáticas superior e inferior 28, 30 em uma placa 32. A figura 6 mostra uma vista em perspectiva da tampa de árvore 1 com a espuma sintática superior 28 removida da placa 32 e prendedores 102, 104, 106, 108. [0044] A figura 8 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade da tampa de árvore 1 antes da tampa de árvore 1 ter sido seletivamente travada na árvore submarina 14. Ganchos de travamento 24, 26 são retraídos para a sua primeira posição ou interna e ainda

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18/20 não engataram o perfil de travamento 12 da árvore submarina 14. A mola 82 fica em um estado comprimido entre o came 84 e a luva retentora 83 enquanto os ganchos de travamento inferiores 86, 88 impedem o movimento descendente do came 84. O transportador de vedação 19 é posicionado na sua primeira posição ou superior e impede que os ganchos de travamento inferiores 86, 88 se estendam para fora para liberar o came 84. Pressão pode ser aplicada proveniente de um injetor de penetração a quente 34 para mover o pistão 20 para baixo do corpo cilíndrico 10 para travar seletivamente a tampa de árvore 1 na árvore submarina 14.

[0045] Quando pressão é aplicada do injetor de penetração a quente, ela fica inicialmente contida na cavidade entre o alojamento do gancho 22 e o corpo cilíndrico 10 já que as vedações 46, 48 isolam o orifício hidráulico superior 47 do corpo cilíndrico 10. À medida que o pistão 20 se move para baixo, os ganchos de travamento superiores 24, 26 são forçados para fora e engatam o perfil de travamento 12 da árvore submarina 14, como mostrado na figura 9. Entretanto, as vedações 46, 48 podem ainda isolar o orifício hidráulico superior 47 mesmo quando os ganchos de travamento superiores 24, 26 engatam o perfil de travamento 12. Pressão adicional pode ser aplicada através do injetor de penetração a quente 34 para mover o pistão 20 para baixo até que a vedação interna superior 46 se move além do orifício hidráulico superior 47, como mostrado na figura 10. Nesse ponto, a pressão hidráulica será comunicada para o orifício hidráulico inferior 99 através do orifício hidráulico superior 47 e furo longitudinal 98.

[0046] A pressão do orifício hidráulico inferior 99 será aplicada no transportador de vedação 19 movendo o transportador de vedação para baixo ao longo do corpo cilíndrico 10. O movimento para baixo do transportador de vedação 19 posicionará apropriadamente as vedações 50, 52, 54, 56 do transportador de vedação 19 para isolar hidrauPetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 21/59

19/20 licamente os furos de produção e isolamento 16, 18. O movimento descendente do transportador de vedação 19 também permitirá o movimento para fora dos ganchos de travamento inferiores 86, 88, o que permite que a mola 82 empurre o came 84 e a haste 80 para baixo do corpo cilíndrico 10. O movimento descendente da haste 80 diminuirá o comprimento da haste 80 que se projeta do topo da tampa 79. A mudança no comprimento provê uma indicação que as vedações do transportador de vedação 19 foram ajustadas dentro da árvore submarina 14. A posição descendente do came 84 também impede o movimento para dentro dos ganchos de travamento inferiores 86, 88, que podem ser usados para travar seletivamente o transportador de vedação 19 na posição inferior ou montada até que é desejado desmontar o transportador de vedação 19 e remover a tampa de árvore 1 da árvore submarina 14.

[0047] O furo longitudinal central 90 da haste pode ser usado para descarregar ou remover a água presa entre a tampa de árvore 1 e a árvore submarina 14. A haste 80 inclui pelo menos um orifício radial 92 em comunicação com o furo longitudinal 90. Quando o inibidor de corrosão é bombeado para dentro da tampa de árvore 1 proveniente do injetor de penetração a quente 34, a água presa pode se movimentar para cima do furo longitudinal 90 e para fora da ventilação de alçapão em p 94. A ventilação de alçapão em p 94 é usada para impedir que a água entre no furo longitudinal 90 proveniente do topo da haste 80. [0048] A figura 12 mostra uma vista da seção transversal de uma modalidade de uma tampa de árvore 301 instalada em uma árvore submarina 14. Essa modalidade da tampa de árvore 301 também permite o travamento seletivo da tampa de árvore 301 na árvore submarina 14 antes de montar as vedações do transportador de vedação

19. A tampa de árvore 301 inclui uma haste 380 que inclui duas trajetórias longitudinais 381, 382 através da haste 380. A primeira trajetória

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20/20 longitudinal 381 fica em comunicação abaixo do transportador de vedação 19 e pode ser usada para teste de pressão abaixo do transportador de vedação 19. A segunda trajetória longitudinal 382 fica em comunicação com um furo radial 383 através do transportador de vedação 19. O furo radial 383 em combinação com a segunda trajetória longitudinal 382 pode ser usado para testar por pressão as vedações 50, 52, 54, 56 do transportador de vedação que podem ser montadas para isolar os furos de produção e anelar 16, 18 da árvore submarina

14. A tampa de árvore 301 inclui uma mola 390 que é usada para acionar a haste 380 em uma posição descendente. A mola 390 é posicionada acima da haste 380 ao invés de ao redor da haste mostrada na modalidade da figura 2. A extremidade da haste 380 inclui elementos de vedação 384, 385 usados para vedar entre a haste 380 e o transportador de vedação 19.

[0049] Embora várias modalidades tenham sido mostradas e descritas, a invenção não é dessa maneira limitada e será entendida como incluindo todas tais modificações e variações como seriam evidentes para o versado na técnica.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Tampa de árvore (1) para uma árvore submarina (14) tendo um furo anelar (16) e um furo de produção (18), a tampa de árvore (1) caracterizada por:

um corpo cilíndrico (10) tendo uma extremidade superior e uma extremidade inferior, o corpo cilíndrico (10) tendo um orifício de fluido superior (47) em comunicação com um orifício de fluido inferior (99), uma tampa (79) conectada na extremidade superior do corpo cilíndrico (10), a tampa (79) incluindo uma abertura através da tampa (79), uma haste (80) posicionada através da abertura na tampa (79), a haste (80) tendo uma extremidade superior acima da tampa (79) e uma extremidade inferior posicionada dentro do corpo cilíndrico (10);

um came (84) conectado na haste (80) dentro do corpo cilíndrico (10);

uma mola (82) posicionada ao redor da haste (80) entre a tampa (79) e o came (84), a mola (82) sendo orientada para mover o came (84) de uma posição superior para uma posição inferior;

um gancho de travamento inferior (86) móvel entre uma posição interna e uma posição externa, sendo que na posição interna o gancho de travamento inferior (86) retém o came (84) na sua posição superior;

um transportador de vedação (19) conectado de forma deslizável no corpo cilíndrico (10), o transportador de vedação (19) sendo seletivamente móvel entre uma primeira posição e uma segunda posição e tendo uma vedação superior (52) e uma vedação inferior (54), sendo que na primeira posição o transportador de vedação (19) retém o gancho de travamento inferior (86) na sua posição interna e na sePetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 24/59
2/6 gunda posição o transportador de vedação (19) libera o gancho de travamento inferior (86) e a vedação superior (52) e a vedação inferior (54) do transportador de vedação (19) isolam o furo anelar (16) do furo de produção (18);

uma luva (83) tendo uma vedação superior (52) e uma vedação inferior (54) e sendo conectada com deslizamento na extremidade superior do corpo cilíndrico (10), a luva (83) sendo móvel entre uma primeira posição, uma segunda posição, e uma terceira posição, sendo que na primeira posição e na segunda posição a vedação superior (52) e a vedação inferior (54) da luva (83) isolam hidraulicamente o orifício de fluido superior (47) do corpo cilíndrico (10);

um alojamento (22) conectado ao redor da luva (83), o alojamento (22) criando uma cavidade entre a luva (83) e o alojamento (22);

um gancho de travamento superior (26) seletivamente móvel entre uma posição interna e uma posição externa, o gancho de travamento superior (26) sendo orientado para sua posição interna, sendo que na sua posição externa o gancho de travamento superior (26) é adaptado para engatar um perfil (12) na árvore submarina (14);

uma placa (32) conectada no corpo cilíndrico (10);

espuma sintática (28) conectada na placa (32);

um injetor de penetração a quente (34) seletivamente conectado na placa (32) e ficando em comunicação de fluido com a cavidade entre o alojamento (22) e a luva (83), sendo que a pressão do fluido aplicada através do injetor de penetração a quente (34) move a luva (83) da primeira posição para a segunda posição movendo o gancho de travamento superior (26) para sua posição externa;

sendo que a pressão do fluido aplicada através do injetor de penetração a quente (34) move a luva (83) da segunda posição para a terceira posição movendo a vedação superior (52) além do orifício

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3/6 do fluido superior (47) do corpo cilíndrico (10), o orifício do fluido superior (47) ficando em comunicação de fluido com a cavidade entre a luva (83) e o alojamento (22); e sendo que a pressão do fluido aplicada através do injetor de penetração a quente (34) passa através do orifício de fluido superior (47) para o orifício de fluido inferior (99) e move o transportador de vedação (19) para a segunda posição liberando o gancho de travamento inferior (86) para se mover para sua posição externa.

2. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um inibidor de corrosão é aplicado através do injetor de penetração a quente (34).

3. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um centralizador (100) conectado no transportador de vedação (19).
4. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a vedação superior (52) e a vedação inferior (54) do transportador de vedação (19) são vedações de metal em metal.
5. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que também compreende uma vedação elastomérica superior (50) adjacente à vedação superior de metal em metal (52) e uma vedação elastomérica inferior (56) adjacente à vedação inferior de metal em metal (54).
6. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende uma manivela (36) conectada na extremidade superior do corpo cilíndrico (10), a manivela (36) sendo móvel de uma posição vertical ereta para uma posição horizontal inferior.
7. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um furo longitudiPetição 870170087549, de 13/11/2017, pág. 26/59

4/6 nal dentro da haste (80), sendo que o furo longitudinal pode ser usado para testar por pressão abaixo do transportador de vedação (19).
8. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende um furo longitudinal dentro da haste (80) em comunicação com um furo radial através do transportador de vedação (19), sendo que o furo longitudinal pode ser usado para testar por pressão as vedações do transportador de vedação (19).
9. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a tampa de árvore (1) pode ser instalada na árvore submarina (14) com um veículo remotamente operado.
10. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o veículo remotamente operado pode remover o injetor de penetração a quente (34) depois que o transportador de vedação (19) é movido para a segunda posição.
11. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a tampa de árvore (1) pode ser instalada na árvore submarina (14) em qualquer orientação radial.
12. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a distância da extremidade superior da haste (80) acima da tampa indica a posição do transportador de vedação (19).
13. Método para instalar uma tampa de árvore (1) em uma árvore submarina (14), o método compreendendo:

mover a tampa de árvore (1) para a árvore submarina (14) com um veículo remotamente operado;

inserir a tampa de árvore (1) em um furo na árvore submarina (14);

aplicar pressão de fluido na tampa de árvore (1) com um injetor de penetração a quente (34) seletivamente conectado na tampa

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5/6 de árvore (1);

o método caracterizado pelo fato de que a pressão de fluido do injetor de penetração a quente (34) aciona um dispositivo de travamento para travar a tampa de árvore (1) na árvore submarina (14) e então mover um transportador de vedação (19) para isolar um furo anelar (16) e um furo de produção (18) da árvore submarina (14).
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que também compreende injetar um inibidor de corrosão através do injetor de penetração a quente (34) em uma cavidade entre a tampa de árvore (1) e a árvore submarina (14).
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que também compreende remover a água presa entre a tampa de árvore (1) e a árvore submarina (14).
16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que também compreende mover uma manivela (36) da tampa de árvore (1) com o veículo remotamente operado de uma posição vertical para uma posição horizontal.
17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que também compreende remover o injetor de penetração a quente (34) com o veículo remotamente operado.
18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a tampa de árvore (1) pode ser inserida em qualquer orientação radial para dentro do furo da árvore submarina (14).
19. Tampa de árvore para uso com uma árvore submarina (14) tendo um furo concêntrico, a tampa de árvore (1) caracterizada por:

um corpo cilíndrico (10) tendo uma extremidade superior e uma extremidade inferior;

uma tampa (79) conectada na extremidade superior do corpo cilíndrico (10);

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6/6 um transportador de vedação (19) conectado de forma deslizável na extremidade inferior do corpo cilíndrico (10) móvel entre uma posição superior e uma posição inferior, o transportador de vedação (19) incluindo uma pluralidade de vedações adaptadas para vedar o furo concêntrico da árvore submarina (14) na posição inferior do transportador de vedação (19);

um primeiro recurso de travamento conectado no corpo cilíndrico (10), o primeiro recurso de travamento sendo adaptado para engatar seletivamente um perfil (12) no furo concêntrico da árvore submarina (14), sendo que o primeiro recurso de travamento é adaptado para engatar o perfil (12) do furo concêntrico para qualquer orientação radial do corpo cilíndrico (10);

um segundo recurso de travamento conectado no corpo cilíndrico (10), o segundo recurso de travamento sendo adaptado para reter seletivamente o transportador de vedação (19) na posição inferior; e um injetor de penetração a quente (34), sendo que a pressão do fluido da penetração a quente primeiro aciona o primeiro recurso de travamento e a seguir move o transportador de vedação (19) para a posição inferior, sendo que o segundo recurso de travamento retém seletivamente o transportador de vedação (19) na posição inferior.
20. Tampa de árvore (1), de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que também compreende uma placa (32) conectada no corpo cilíndrico (10), uma porção superior da espuma sintática (28) conectada em uma porção superior da placa (32) e uma porção inferior da espuma sintática (30) conectada em uma porção inferior da placa (32).

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