BRPI0902732A2

BRPI0902732A2 - árvore vertical de grande perfuração

Info

Publication number: BRPI0902732A2
Application number: BRPI0902732-7A
Authority: BR
Inventors: Robert K Voss; David S Christie; Peter Breese
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2011-07-05
Also published as: GB0905724D0; GB2459023A; US8157015B2; SG155878A1; NO20091363L; SG174817A1; US20090255682A1; GB2459023B

Abstract

ÁRVORE VERTICAL DE GRANDE PERFURAçãO. Um conjunto de poço submarino que inclui um alojamento de poço, uma árvore de produção, um elemento pendente de tubulação adaptado para aterrissar no conjunto de poço dentro do alojamento de poço, e um orifício formado através da árvore de produção possuindo um diâmetro interno maior do que o diâmetro externo do elemento pendente de tubulação. Um adaptador de elemento pendente pode ser incluído possuindo um corpo anular disposto na superfície superior do elemento pendente de tubulação e um elemento de flange se projetando radialmente para fora a partir do corpo anular.

Description

"ÁRVORE VERTICAL DE GRANDE PERFURAÇÃO"

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Esse pedido reivindica a prioridade e osbenefícios do pedido provisório U.S. copendente No.61/041.803, depositado em 2 de abril de 2008, a totalidadede sua descrição sendo incorporada aqui por referência.

Fundamentos

Campo da Invenção

Essa invenção refere-se à produção de poços deóleo e gás, e em particular a um poço possuindo uma grandeárvore de perfuração que inclui um adaptador de elementopendente no poço, o bujão possuindo uma passagem através domesmo para receber uma linha de controle.

Descrição da Técnica Relacionada

Os poços utilizados na produção de hidrocarbonosextraídos das formações subterrâneas compreendemtipicamente um conjunto de poço. Os conjuntos de poço sãofixados nas extremidades superiores dos poços queintersectam as formações de produção de hidrocarbono. Osconjuntos de poço também fornecem suporte para a tubulaçãoe o envoltório inseridos no poço. 0 envoltório forra opoço, isolando, dessa forma, o poço da formaçãocircundante. A tubulação se encontra tipicamente de formaconcêntrica dentro do envoltório e fornece um conduto paraa produção dos hidrocarbonos entranhados dentro daformação.

Os conjuntos de poço também incluem tipicamenteuma árvore de produção conectando a extremidade superior aoalojamento de poço. A árvore de produção controla edistribui os fluidos produzidos a partir do poço. Osconjuntos de válvulas são tipicamente fornecidos dentro dasarvores de produção de poço para controlar o fluxo de óleoou gás a partir de um poço e/ou para controlar o fluxo defluido circulante que entra e sai do poço. Válvulas tipoporta e outras válvulas tipo haste deslizante possuem umelemento de válvula ou disco e operam para moverseletivamente a haste para inserir/remover o elemento deválvula de/para o fluxo de fluido para interromper/permitiro fluxo quando desejado.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em corte parcialesquemática de uma modalidade de uma árvore de produção depoço grande possuindo um adaptador de elemento pendente nopoço da árvore;

A figura 2 é uma ilustração esquemática daperfuração através de um poço grande;

A figura 3 é uma ilustração esquemática dainserção da tubulação e de um elemento pendente detubulação dentro do poço da figura 2.

Sumário da Invenção

Um conjunto de poço submarino que inclui umalojamento de poço, uma árvore de produção, um elementopendente de tubulação adaptado para aterrissar no conjuntode poço dentro do alojamento de poço, e um orifício formadoatravés da árvore de produção possuindo um diâmetro internomaior que o diâmetro externo do elemento pendente detubulação. Um adaptador de elemento pendente pode serincluído possuindo um corpo anular disposto na superfíciesuperior do elemento pendente de tubulação e um elemento deflange se projetando radialmente para fora a partir docorpo anular.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção será descrita agora maiscompletamente com referência aos desenhos em anexo nosquais as modalidades da invenção são ilustradas. Essainvenção pode, no entanto, ser consubstanciada de muitasformas diferentes e não deve ser considerada como limitadaàs modalidades ilustradas apresentadas aqui; ao invésdisso, essas modalidades são fornecidas de modo que essadescrição seja completa e porte completamente o escopo dainvenção aos versados na técnica. Referencias numéricassimilares se referem a elementos similares por todas asvistas. Para fins de conveniência na referência às figurasem anexo, termos direcionais são utilizados para fins dereferência e ilustração apenas. Por exemplo, os termosdirecionais tal como "superior", "inferior", "acima","abaixo", e similares são utilizados para ilustrar umalocalização relacionai.

Deve-se compreender que a invenção não estálimitada aos detalhes exatos de construção, operação,materiais exatos, ou modalidades ilustrados e descritos,visto que modificações e equivalências serão aparentes aosversados na técnica. Nos desenhos e na especificação, foramdescritas modalidades ilustrativas da invenção e, apesar deos termos específicos serem empregados, os mesmos sãoutilizados em um sentido genérico e descritivo apenas e nãopara fins de limitação. De acordo, a invenção é, portanto,limitada apenas pelo escopo das reivindicações em anexo.

A figura 1 é uma vista esquemática em cortelateral de uma modalidade de um conjunto de poço possuindouma árvore de orifício completo, ou orifício maior, comoparte do conjunto. 0 conjunto de poço 10 ilustrado nafigura 1 compreende um alojamento de poço externo 12ancorado no leito do mar no tubo condutor 14. 0 tubocondutor 14 se estende por uma distância predeterminadapara dentro de um poço 5 sobre o qual o conjunto de poço 10é disposto. Aterrissado coaxialmente dentro do alojamentode poço externo 12 encontra-se um alojamento de poçointerno/de alta pressão 16. 0 alojamento de poço de altapressão 16 inclui no mesmo um elemento pendente deenvoltório 24 aterrissado em sua circunferência interna. Umpackoff 40 veda entre o elemento pendente de envoltório 24e o alojamento de alta pressão 16. O envoltório 28 é fixadoà parte inferior do elemento pendente de envoltório 24 e écimentado em e forra o poço 5. Um elemento pendente detubulação 18 é fixado de forma coaxial ao alojamento depoço de alta pressão 16 por uma trava de elemento pendentede tubulação 20 acima do ponto de fixação do elementopendente de envoltório 24. Uma vedação 22 pode serfornecida entre o elemento pendente de tubulação 18 e oalojamento de alta pressão 16. A tubulação 26 é suspensa apartir do elemento pendente de tubulação 18 e se projeta deforma coaxial dentro do envoltório 28 para definir um anelde tubulação 27 entre os mesmos. Uma passagem de acionadorinferior 38 é formada axialmente através do elementopendente de tubulação 18 e ilustrada registradas com o anelde tubulação 27.

Uma árvore de produção 42 também incluída com oconjunto de poço 10 da figura 1 é ilustrada afixada naextremidade superior 17 do alojamento de alta pressão 16.Um canal anular 45 formado dentro da superfície de terminalinferior 47 da árvore de produção 42 é configurado parareceber a extremidade superior do alojamento de altapressão 16. Um conector 44 na periferia externa da árvorede produção 41 acopla o alojamento de alta pressão 16 àárvore de produção 42. Os fluidos produzidos a partir dedentro do poço 5 que fluem através da tubulação 26 podemser distribuídos para uma linha de produção (não ilustrada)através de uma saída de produção 50 e uma válvula de aba52. A tubulação 26, o elemento pendente de tubulação 18, oespaço no orifício 56 acima do elemento pendente detubulação 18, e a salda de produção 50 formam um percursode fluxo de produção. Uma válvula de aba 52 controlaseletivamente o fluxo de fluidos produzido para a linha deprodução. A árvore 42 da figura 1 inclui um orifício anulargrande 56 se estendendo axialmente através do corpo daárvore 42. Uma válvula swab 58 é fornecida no orifício 56;a operação seletiva da válvula swab 58 pode controlar ofluxo e pressão através do orifício 56. O orifício 56 e aválvula 58 são dimensionados opcionalmente para acomodar ainserção e recuperação através dos mesmos da tubulação e doenvoltório. A válvula swab 58 é ilustrada como uma válvulaesférica. Opcionalmente, a válvula swab 58 pode ser umaválvula de porta.

Um adaptador de elemento pendente anular 60 éilustrado disposto na extremidade superior do elementopendente da tubulação 18. O adaptador de elemento pendente60 inclui um corpo anular 63 possuindo dimensões radiaiscoincidindo substancialmente com o elemento pendente datubulação 18. O adaptador de elemento pendente 60 inclui umflange 65 ilustrado em cima do corpo 63 que se estenderadialmente na direção do contato com o diâmetro interno doorifício 56. As vedações 67 são ilustradas fornecidas nainterface entre o flange 65 e o diâmetro interno doorifício 56. Um mecanismo de travamento (não ilustrado)pode ser utilizado para prender o adaptador de elementopendente 60 dentro do orifício da árvore 56. Uma passagemde acionador superior 62 ilustrada passando, através doflange 65 e do corpo 63 nivela com a passagem do acionadorinferior 38. Acima da trava do elemento pendente 20, asuperfície externa do elemento pendente de tubulação 18transita radialmente para dentro e para longe do alojamentode alta pressão 16 criando um ombro 19 no elemento pendenteda tubulação 18. Um anel de elemento pendente de tubulação36 é ilustrado no espaço anular circunscrevendo o elementopendente de tubulação 18 e o corpo de bujão 63 entre oombro 19 e o flange 65. 0 raio externo do anel de elementopendente de tubulação 36 é limitado pelo alojamento de altapressão 16 e a árvore 42.

Uma porta de circulação 4 6 ilustrada passandoentre o anel de bujão 61 e o diâmetro externo da árvore 42inclui uma válvula de circulação 48 para o controle depressão e fluido do anel através da porta 46. Uma passagemde anel de tubulação 34 é ilustrada perfurada através doelemento pendente de tubulação 18 e o alojamento de altapressão 16; a passagem de anel de tubulação 34 fornece acomunicação de pressão e fluido entre o anel de elementopendente de tubulação 36 e o anel de tubulação 27. Acombinação da passagem do anel de tubulação 34, do anel deelemento pendente de tubulação 36, e do anel de bujão 61cria um percurso de fluxo para a circulação do fluido paradentro do anel de tubulação 27, tal como durante asoperações de manutenção.

Uma válvula de segurança que abre e fechaseletivamente 30 é ilustrada na tubulação 26 que fornece oisolamento de pressão entre o conjunto de poço 10 e dentrodo poço 5. A válvula de segurança 30 opera com o acionador32 ilustrado na tubulação, e pode ser energizadaeletricamente ou hidraulicamente. Uma linha 33 fixada aoacionador 32 é ilustrada de forma que possa fornecerenergia elétrica ou hidráulica. Se estendendoascendentemente a partir do acionador 32, a linha 33 segueo percurso através do anel de tubulação 27, da passagem deacionador inferior 38 e entra na passagem de acionadorsuperior 62. A passagem de acionador superior 62 estánivelada com uma passagem de linha de controle de árvore 64ilustrada formada através da árvore 42. Ai, a linha 33conecta um fio 66 que se estende a partir de um módulo decontrole submarino 68. A linha de controle 33 pode serdisposta dentro do fio 66 ou conectada ao mesmo para atransferência de corrente elétrica ou fluido hidráulico através da linha. Em uma modalidade, um par de linhas decontrole é fornecido para e do acionador 32 para completaro circuito elétrico ou hidráulico. Como é sabido, o módulode controle submarino 68 pode fornecer controle para aoperação do acionador 32 além de qualquer elementoacionável, tal como válvulas e mangas deslizantes,associadas com o conjunto de poço 10. As passagens 64, 62,38 e o anel 27 formam uma passagem de acionamento. 0alinhamento das passagens dentro do conjunto de poço 10pode exigi um dispositivo de orientação quando aterrissandoo adaptador de elemento pendente 60 dentro do conjunto depoço 10. Está dento das capacidades dos versados na técnicacriar e implementar tal orientação.

Uma das vantagens do dispositivo ilustradas aquié a flexibilidade da instalação de componentes particulares do conjunto de poço 10 e a ordem de instalação. Porexemplo, os alojamentos de poço 12, 16 e a árvore 42 podemser instalados antes da perfuração do poço 5. Como notadoacima, o diâmetro do orifício de árvore 56 pode acomodaruma broca de perfuração através do mesmo. Com referência agora à figura 2, um rig 4 para perfuração do poço 5 éilustrado acima da superfície do mar 7. Um elevador anular8 é conectado entre a árvore 42 e uma plataforma 6 no rig4. Um cordão de perfuração 9 inserido através do elevador 8e o orifício de árvore 42 se estende para dentro do poço 5. Uma broca de perfuração (não ilustrada) na extremidadeinferior do cordão de perfuração 9 escava o poço 5. 0 rig 4inclui extensões 11 ilustradas se estendendo até o leito domar, no entanto, a presente modalidade não está limitada aessa configuração e pode incluir uma embarcaçãosemisubmersível, Jack-up, submersivel e flutuante.

Opcionalmente, um elemento de prevenção de explosão (BOP)13 pode ser instalado antes da perfuração e a perfuraçãopode ocorrer através do BOP 13 além da árvore de produção 42.

Com referência novamente à figura 1, depois que opoço 5 foi perfurado até uma determinada profundidade umtopo de árvore 54 pode ser instalado na extremidadesuperior do orifício 56 para impedir a entrada de água domar dentro do poço perfurado 5. 0 topo de árvore 54 podeser adicionado antes ou depois de um dentre instalação deenvoltório, instalação de tubulação, ou finalização de poço5. Um veículo operado remotamente (não ilustrado) pode serempregado para instalar/remover o topo de árvore 54. Afigura 3 representa de forma esquemática uma vista em cortelateral parcial do elemento pendente de tubulação 18acoplado a um cordão de perfuração 9. A tubulação 26 seestende a partir do elemento pendente de tubulação 18através da árvore de produção 42 e para dentro do poço 5.

Em um exemplo, a figura 3 ilustra uma etapa de finalizaçãode um poço 5 pelo desdobramento e aterrissagem do elementopendente de tubulação 18 e tubulação anexada 28 noalojamento do poço 16. Em outro exemplo, a figura 3apresenta a recuperação do elemento pendente de tubulação18 e da tubulação 28 que pode ocorrer durante umprocedimento de manutenção. As dimensões do orifício deárvore 56 permitem o desdobramento e recuperação doelemento pendente de tubulação 18 e da tubulação 18 atravésda árvore de produção 42.

A presente invenção descrita aqui, portanto, ébem adaptada para realizar os objetivos e alcançar asfinalidades e vantagens mencionadas, além de outrasinerentes aqui. Enquanto uma modalidade atualmentepreferida da invenção foi fornecida para fins de descrição,inúmeras mudanças existem em detalhes de procedimentos paraa realização dos resultados desejados. Essas e outras modificações similares serão apresentadas aos versados natécnica e devem ser englobadas no espirito da presenteinvenção descrita aqui e no escopo das reivindicações emanexo.

Claims

1. Conjunto de poço submarino, compreendendo:um alojamento de poço;uma árvore de produção presa à extremidadesuperior do alojamento de poço;a árvore de produção possuindo uma porta deprodução e uma porta anular;um elemento pendente de tubulação aterrissado deforma liberável no alojamento de poço, o elemento pendentede tubulação possuindo um cordão de tubulação fixado e umapassagem de produção formada no mesmo;um orifício formado através da árvore de produçãopossuindo um diâmetro interno maior do que o diâmetroexterno do elemento pendente de tubulação, de forma que oelemento pendente de tubulação possa passar através doorifício; eum adaptador de elemento pendente disposto noelemento pendente de tubulação no orifício de árvore, oadaptador de elemento pendente possuindo uma extremidadesuperior abaixo da porta de produção de árvore e umorifício axial nivelado com a passagem de produção deelemento pendente de tubulação e em comunicação por fluidocom a porta de produção de árvore.

2. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 1, no qual o adaptador de elemento pendentepossui um corpo com um elemento de flange se projetandoradialmente para fora a partir do corpo anular para engatarpor vedação o orifício de árvore definindo uma câmaraanular abaixo do flange que está em comunicação com a portaanular.

3. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 2, compreendendo adicionalmente uma passagemde acionamento formada através da árvore de produção, oadaptador de elemento pendente, e o elemento pendente detubulação levando ao exterior da árvore para controlar oacionamento de um elemento dentro do poço.

4. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 3, compreendendo adicionalmente a tubulaçãofixada ao elemento pendente de tubulação e um acionadorafixado na tubulação.

5. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 4, compreendendo adicionalmente uma linha decontrole disposta através da passagem de acionamento.

6. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma travaacoplada entre o elemento pendente tubular e o alojamentode poço.

7. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 6, compreendendo adicionalmente:um anel de elemento pendente de tubulaçãocircunscrevendo uma parte do elemento pendente tubularacima da trava;uma passagem anular de tubulação através doalojamento de poço para o anel de elemento pendente detubulação, o anel de elemento pendente de tubulação estandoem comunicação com a porta anular da árvore.

8. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma válvulano orifício de árvore acima do adaptador de elementopendente, a válvula sendo seletivamente aberta para formaruma passagem adaptada para receber o elemento pendente detubulação através do mesmo.

9. Conjunto de poço submarino, compreendendo:um alojamento de poço;uma árvore de produção presa à extremidadesuperior do alojamento de poço;a árvore de produção possuindo uma porta deprodução e uma porta anular;um elemento pendente de envoltório possuindofixado um envoltório que se projeta para dentro de um poço;um elemento pendente de tubulação aterrissado deforma liberável no alojamento de poço definindo um espaçoanular entre a parte superior do elemento pendente detubulação e o orificio de árvore, o elemento pendente detubulação possuindo um cordão de tubulação fixado dispostodentro do envoltório para formar um anel de tubulação entreos mesmos, e uma passagem de produção formada axialmenteatravés do elemento pendente de tubulação;uma passagem anular através do alojamento de poçoe elemento pendente de tubulação, de forma que um percursode fluxo seja criado entre o anel de tubulação e a portaanular; um orificio formado através da árvore de produçãopossuindo um diâmetro interno maior do que o diâmetroexterno do elemento pendente de tubulação, de forma que oelemento pendente de tubulação possa passar através doorificio; eum adaptador de elemento pendente disposto noelemento pendente de tubulação no orificio de árvore, oadaptador de elemento pendente possuindo uma extremidadesuperior abaixo da porta de produção da árvore e umorificio axial nivelado com a passagem de produção deelemento pendente de tubulação e em comunicação por fluidocom a porta de produção de árvore.

10. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 9, no qual o adaptador de elemento pendentepossui um corpo com um elemento de fIange projetadoradialmente para fora a partir do corpo anular para dentrode engate por vedação com o orificio de árvore.

11. Conjunto de poço submarino, de acordo com areivindicação 10, compreendendo adicionalmente uma passagemformada lateralmente através da árvore, se estendendoradialmente através do flange e axialmente através docorpo, e axialmente através do elemento pendente detubulação para definir uma passagem de acionamento entre oanel de tubulação e a parte externa da árvore.

12. Método de um conjunto de poço submarino,compreendendo:a fixação de um alojamento de poço ao leito do mar;o fornecimento de uma árvore de produçãopossuindo um orifício axial no alojamento de poço;a inserção de um elemento pendente de tubulaçãocom a tubulação de produção fixada através do orifício deárvore de produção;o acoplamento do elemento pendente de tubulaçãoao alojamento de poço; eo fluxo de fluidos de poço a partir da tubulação,através do elemento pendente da tubulação, para dentro deum espaço no orifício acima do elemento pendente detubulação, e através de uma saída de produção formada naárvore de produção se projetando radialmente para fora apartir do espaço.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,compreendendo adicionalmente a remoção do elemento pendentede tubulação com o cordão de tubulação fixada a partir doconjunto de poço.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12,compreendendo adicionalmente o fornecimento de um acionadorna tubulação e energizando o acionador através de uma linhadisposta axialmente dentro do elemento pendente datubulação.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12,compreendendo adicionalmente o fornecimento de uma válvulaswab no orifício acima do espaço e abrindo a válvula swabpermitindo, assim, a passagem do elemento pendente detubulação através da mesma.