BRPI0914150B1

BRPI0914150B1 - Dispositivo telescópico de seção de riser

Info

Publication number: BRPI0914150B1
Application number: BRPI0914150-2A
Authority: BR
Inventors: Trond Haugland
Original assignee: Norocean As
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2019-02-26
Also published as: AU2009260957B2; US8684090B2; US20110155388A1; BRPI0914150A2; AU2009260957A1; NO330288B1; WO2009154474A1; NO20082794L

Abstract

dispositivo telescópico de seção de riser a presente invenção está correlacionada a um dispositivo telescópico de seção de riser (4) para um riser (3), o qual é disposto para conectar uma boca de poço (1) a uma embarcação de superfície (2), a seção telescópica de riser (4) sendo colocada entre a boca de poço (1) e o riser (3), e sendo provida de pelo menos um atuador (44) disposto para aplicar uma força de tração descendente ao riser (3), um circuito tipo atuador-pressurizador (45), conectado a pelo menos um acionador (44), disposto na seção de riser (4) e/ou no riser (3).

Description

DISPOSITIVO TELESCÓPICO DE SEÇÃO DE RISER [001]A presente invenção se refere a um dispositivo telescópico de seção de riser, mais particularmente, a seção de riser sendo provida de pelo menos um atuador disposto para aplicar uma força de tração descendente ao riser, um circuito tipo atuador-pressurizador sendo conectado a pelo menos um atuador e sendo disposto na seção de riser e/ou no riser.

[002]Os risers desse tipo, normalmente, formam uma conexão entre um poço submarino e uma embarcação de superfície, em que uma pluralidade de dutos e tubulações se estendem entre o poço e a embarcação de superfície. Na sua extremidade inferior, o riser é encaixado ao equipamento submarino, como, por exemplo, válvulas de prevenção de blowout, bocas de poço ou equipamentos similares e, na sua extremidade superior, é conectado à embarcação de superfície, por exemplo, um naviosonda ou uma plataforma.

[003]0 riser deve ser mantido continuamente sob tensão e isso é normalmente obtido através dos chamados compensadores de arfagem, dispostos na embarcação de superfície, cabos de aço fixados ao riser sendo mantidos esticados por meio de guinchos ou cilindros hidráulicos/pneumáticos dotados de fontes de pressão e acumuladores. Também é conhecido o uso de cilindros hidráulicos/pneumáticos diretamente, ou seja, sem quaisquer cabos de aço. O sistema de compensação de arfagem deve ser dimensionado para suportar o peso do riser e de qualquer fluido no interior do mesmo. Além disso, o sistema deve ser

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 7/28

2/13 controlável para proporcionar a chamada compensação de arfagem, o que significa que o movimento vertical das ondas é compensado, de modo que os movimentos de arfagem da embarcação de superfície são transferidos para riser na menor proporção possível.

[004]Para ser possível manter uma contínua conexão de riser entre o poço e a embarcação também durante os movimentos verticais de arfagem da embarcação, é conhecido se proporcionar a parte de extremidade superior do riser com uma seção telescópica de tubo. Também é

conhecido se dispor a seção	telescópica	de tubo em
outra	parte do riser.
		[005]Quando da	interrupção	de	uma
operação	de furo de poço,	pode ser relevante	se
puxar	a	embarcação de superfície para	longe	do
poço,	mediante fechamento do poço e desconexão	do
riser	da	boca de poço.
		[006]A patente	U.S. No.	4.557.	332
descreve	um riser com unidades de lastro	que
proporcionam algum tipo de	flutuação no	riser.	Na

são fixação do riser à embarcação de superfície, previstos dispositivos que são dispostos para puxamento de todo o riser para cima, de modo que a parte de extremidade inferior do riser alcança uma distância segura da boca de poço.

[007]Durante operações a grandes profundidades e com risers correspondentemente longos, o dispositivo de suspensão de compensação de arfagem exigirá uma considerável capacidade de suspensão devido ao grande peso do riser, o que complica e embarcação de superfície e aumenta o seu

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 8/28

3/13 custo. Por esta razão, pode ser apropriado se dispor a seção telescópica de tubo na parte de extremidade inferior do riser, em que o riser é suspenso diretamente da embarcação de superfície sem nenhuma forma de compensação de arfagem.

[008]Do documento NO 308379 é conhecido um riser que se estende entre uma peça de equipamento submarino e uma embarcação de superfície, em que o riser é provido de uma seção telescópica na sua extremidade inferior, onde a compensação de arfagem é efetivada pela mobilidade telescópica do riser, enquanto, mediante tal suspensão, o peso do riser mantém o mesmo sob tensão. Também são descritos meios para tensionamento prévio da seção telescópica através de um flange, disposto na tubulação interna e incluído pelo tubo externo de ação de distensão telescópica, o qual é disposto para ser pressurizado para fins de tensionamento antecipado, por meio de pressão de água e/ou mediante uso de força de mola.

[009]A presente invenção tem como objetivo eliminar ou reduzir pelo menos um dos inconvenientes do estado da técnica.

[0010] O objetivo é alcançado através das características que são especificadas a seguir e nas reivindicações anexas.

[0011] A presente invenção proporciona um dispositivo telescópico de seção de riser, disposto entre uma boca de poço e um riser e dotado de pelo menos um atuador para aplicar uma força de tração descendente ao riser. Um circuito tipo atuador-pressurizador é conectado a pelo menos um

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 9/28

4/13 atuador e é disposto na seção de riser e/ou no riser. Dessa forma, é proporcionada uma conexão entre o riser e a boca de poço, formada pela seção telescópica do riser, a seção do riser proporcionando um tensionamento prescrito para o riser, ajustado para as condições prevalecentes, por exemplo, variando a carga no riser da lama de perfuração nele contida, e também com a possibilidade de contrair a seção telescópica do riser, no caso do mesmo ter de ser desconectado da boca de poço, de modo que o riser obtenha um seguro afastamento da boca de poço, sem que tenha de ser levantado por uma embarcação de superfície a qual o riser está conectado.

[0012] Mais especificamente, a presente invenção se refere a um dispositivo telescópico de seção de riser, para um riser que se dispõe a conectar uma boca de poço a uma embarcação de superfície, caracterizado pelo fato de que a seção telescópica do riser é colocada entre a boca de poço e o dito riser, sendo provida de pelo menos um atuador disposto para aplicar uma força de tração descendente ao riser, e um circuito tipo atuador-pressurizador, que é conectado a pelo menos um atuador e é disposto na seção de riser e/ou no riser.

[0013] O pelo menos um atuador pode formar um espaço anular entre um tubo externo de ação de distensão telescópica e um tubo interno de ação de distensão telescópica, o espaço anular sendo provido de um fluido de pressão na forma líquida e sendo conectado em um modo de comunicação de fluido ao circuito tipo atuador-pressurizador.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 10/28

5/13 [0014] Alternativamente, o referido pelo menos um atuador pode ser formado como diversos cilíndricos hidráulicos, dispostos em paralelo a um lado externo da seção telescópica do riser.

[0015] 0 circuito tipo atuadorpressurízador pode incluir um acumulador de fluido de pressão, no qual um elemento de fluido hermético forma uma interface móvel entre uma primeira câmara de fluido de pressão e uma segunda câmara de fluido de pressão, a segunda câmara de fluido de pressão estando em comunicação fluida com o pelo menos um atuador, e a primeira câmara de fluido de pressão estando em comunicação fluida com pelo menos um reservatório de fluido de pressão, provido com um fluido de pressão na forma gasosa.

[0016] 0 acumulador de fluido de pressão pode ser um cilindro provido de um pistão flutuante.

[0017] 0 circuito tipo atuadorpressurízador pode incluir meios para ajustar a pressão de fluido dentro da primeira câmara de fluido de pressão.

[0018] O reservatório de fluido de pressão pode ser provido de um dispositivo intensificador de pressão.

[0019] O dispositivo intensificador de pressão pode ser um segundo reservatório de gás.

[0020] O dispositivo intensificador de pressão pode ser uma bomba.

[0021] O circuito tipo atuadorpressurízador pode ser disposto para controle à distância da embarcação de superfície.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 11/28

6/13 [0022] A seção telescópica do riser pode ser provida de meios para limitar o movimento de contração axial de um tubo externo de ação de distensão telescópica ou de um tubo interno de ação de distensão telescópica.

[0023] O tubo interno de ação de distensão telescópica pode ser dotado de um flange que se projeta radialmente, o qual é disposto para se apoiar contra uma parte terminal do tubo externo de ação de distensão telescópica.

[0024] A seção telescópica do riser pode ser dotada de um dispositivo disposto para a fixação mecânica axial do tubo interno de ação de distensão telescópica, em relação ao tubo externo de ação de distensão telescópica, independentemente do pelo menos um atuador, quando a seção do riser se encontrar contraída.

[0025] A seguir, é descrito um exemplo de uma modalidade preferida, a qual é visualizada nos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 mostra um desenho principal de uma embarcação de superfície conectada a uma boca de poço, através de um riser provido de uma seção telescópica de riser, de acordo com a presente invenção;

a figura 2 mostra, em uma escala ampliada, uma seção da figura 1, na qual um riser foi destacado da boca de poço e a seção telescópica do riser foi contraída, e

- a figura 3 mostra, na mesma escala, uma situação em que a seção telescópica do riser é travada na sua posição contraída, para assentamento

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 12/28

7/13 de um preventor de blowout, realizado por meio do riser.

[0026] Nos desenhos, a referência numérica 1 indica uma boca de poço para um poço submarino 11, disposto em uma estrutura subterrânea 5, a boca de poço 1 sendo disposta no fundo do mar 51 sob uma massa de água 6. Uma embarcação de superfície 2 está flutuando em uma superfície do mar 61. A boca de poço 1 é provida, de uma maneira conhecida por si, de um dispositivo preventor de blowout 12.

[0027] Entre o preventor de blowout 12 da boca de poço 1 e a embarcação de superfície 2 se estende um riser 3, disposto para acomodar, de uma maneira conhecida por si, diversos condutos e colunas de tubulações (não mostrado), por exemplo, uma coluna de perfuração ou tubulação de produção, ou o furo da tubulação do riser 3 funciona como um conduto para um fluido. 0 riser 3 é suspenso da embarcação de superfície 2 através de uma suspensão fixa de riser 34, conhecida por si. 0 riser 3 é preso ao preventor de blowout 12 por meio de um conector de riser 31, o chamado LMRP, citado no estado da técnica e conhecido por si, incluindo um dispositivo (não mostrado) de controle remoto. Para se aferir desvios angulares entre o riser 3 e suas estruturas conectadas 2, 12 causados pelos movimentos horizontais da embarcação de superfície 2 e/ou do riser 3 devido às condições de deriva, etc., o riser 3 é provido de juntas de riser superiores e inferiores 32, 33, citadas pelo estado da técnica e conhecidas per si.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 13/28

8/13 [0028] A parte terminal inferior do riser 3 é formada como uma seção telescópica de riser 4. Um tubo externo de ação de distensão telescópica 41 é conectado à junta inferior do riser 33 e se estende para cima, envolvendo o tubo interno de ação de distensão telescópica 42, o qual se dispõe para ser movido axialmente dentro do tubo externo de ação de distensão telescópica 41. Entre os tubos interno e externo de ação de distensão telescópica 41, 42, é formado um espaço anular 441 definido axialmente por primeiro e segundo conjuntos de gaxetas 442, 443, o primeiro conjunto de gaxetas 442 sendo preso internamente em uma parte terminal superior do tubo externo de ação de distensão telescópica 41, se apoiando contra a superfície de camisa externa do tubo interno de ação de distensão telescópica 42, e o segundo conjunto de gaxetas 443 sendo preso externamente em uma parte terminal inferior do tubo interno de ação de distensão telescópica 42, se apoiando na superfície de camisa interna do tubo externo de ação de distensão telescópica 41, em que os conjuntos de gaxetas 442, 443 proporcionam uma conexão de vedação por pressão entre os tubos externo e interno de ação de distensão telescópica 41, 42. O espaço anular 441, os conjuntos de gaxetas 442, 443 e os tubos adjacentes de ação de distensão telescópica 41, 42 formam um atuador anular 44.

[0029] Em uma modalidade alternativa, são formados diversos atuadores exteriormente à unidade telescópica 4, na forma de diversos cilindros hidráulicos 44a (figura 4), dispostos em

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 14/28

9/13 paralelo e entre uma parte superior do tubo interno de ação de distensão telescópica 41 e uma parte inferior do tubo externo de ação de distensão telescópica 42.

[0030] A seção telescópica do riser 4 forma um furo contínuo de tubo 43, concêntrico com o furo de tubo do riser 3.

[0031] Um circuito tipo atuadorpressurizador 45 é conectado ao(s) atuador(es) 44, 44a. Um reservatório de fluido de pressão 451 contém um primeiro fluido de pressão 452, o qual é conectado em um modo de comunicação de fluido, através de uma primeira válvula controlada à distância 456 e de linhas de fluido de pressão 455 a uma primeira câmara 454a em um acumulador 454. A primeira válvula 456 é disposta para manter uma pressão de fluido prescrita na primeira câmara

454a, mediante suprimento do primeiro fluido de pressão 452, proveniente do reservatório de fluido de pressão 451, ou mediante sangramento do primeiro fluido de pressão 452 dentro da massa de água envolvente 6. Uma segunda câmara 454b enchida com um segundo fluido de pressão 453 é separada de um modo hermético de fluido da primeira câmara 454a por meio de um pistão móvel 454c. A segunda câmara 454b é conectada em um modo de comunicação de fluido ao espaço anular 441 do(s) atuador (es) 44,

44a através de uma linha de pressão 455. O segundo

fluido de pressão	453	preenche o espaço	anular 441
entre o primeiro	e o	segundo conjuntos	de	gaxetas
442, 443.
[0032]	0	primeiro fluido	de	pressão
452 é um gás, por	exemplo, nitrogênio.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 15/28

10/13 [0033] O segundo fluido de pressão é um óleo hidráulico ou algum outro líquido adequado para aplicação de pressão hidráulica ao atuador 44.

[0034] Ao circuito tipo atuadorpressurizador 45 é conectado, através de uma segunda válvula controlada à distância 461, um dispositivo intensificador de pressão 46. O dispositivo intensificador de pressão 46 contém um primeiro fluido de pressão 452, a uma pressão mais alta que aquela mostrada pelo reservatório de fluido de pressão 451. A segunda válvula 461 é disposta para aplicar uma prescrita pressão de fluido elevada ao circuito tipo atuadorpressurizador 45, mediante suprimento do primeiro fluido de pressão 452, proveniente do dispositivo intensificador de pressão 46.

[0035] Em uma modalidade alternativa (não mostrada), o dispositivo intensificador de pressão 465 é disposto à distância do reservatório de fluido de pressão 451, por exemplo, na forma de uma bomba (não mostrada), disposta na embarcação de superfície 2 e conectada ao circuito tipo atuadorpressurizador 45 através de uma segunda linha de fluido de pressão (não mostrada), disposta internamente ou externamente ao riser 3.

[0036] Na sua parte terminal superior, a seção telescópica do riser 4 é provida de um batente terminal na forma de um flange 471, disposto no tubo externo de ação de distensão telescópica 41, e um apoio de flange 472, disposto no tubo interno de ação de distensão telescópica 42. Na medida em que a seção telescópica de riser 4

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 16/28

11/13 é contraída, a contração será restringida pelo apoio do flange 471 contra o apoio de flange 472.

[0037] O apoio de flange 472 é provido de parafusos de travamento controlados à distância 473, dispostos para engatar o flange 471, tendo em vista que a seção telescópica de riser 4 foi completamente contraída (ver a figura 3).

[0038] A primeira válvula 456 do circuito tipo atuador-pressurizador 45 é disposta para aplicar uma pressão prescrita ao atuador 44, limitada à pressão de fluido do reservatório de fluido de pressão 451. O atuador 44, dessa forma, aplica uma força de tração descendente ao riser 3, proporcionando ao riser 3 ser mantido esticado, independentemente do movimento vertical (movimento de arfagem) da embarcação de superfície 2, causado pelas ondas na superfície do mar 61 ou algum outro tipo de influência.

[0039] Sempre que existir uma necessidade de uma força de tensionamento do atuador além daquela que pode ser gerada pelo reservatório de fluido de pressão 451, a entre o circuito tipo atuador-pressurizador conexão e o dispositivo intensificador de pressão 46 é aberta pela operação da segunda válvula 461. Esta é disposta para aumentar a pressão do fluido no atuador 44 até um valor limite prescrito, determinado pela máxima pressão de fluido do dispositivo intensificador de pressão 46, o máximo valor de pressão de projeto do circuito tipo atuador-pressurizador 45 presente invenção por algum outro parâmetro de controle.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 17/28

12/13 [0040] Quando, por alguma razão, o riser 3 tem de ser desconectado da boca de poço 1, por exemplo, pelo fato da embarcação de superfície 2 ter de ser movida para longe do poço 11 devido ao mau tempo, a seção telescópica do riser 4 é desconectada do preventor de blowout 12 por meio de um conector de riser 31. Pelo fato do atuador 44 ser pressurizado, a separação do riser 3 do preventor de blowout 12 fará com que o tubo externo de ação de distensão telescópica 41 seja movido para cima, até apoiar o flange 471 contra o apoio de flange 472, o que proporciona um afastamento entre as estruturas 12 da boca de poço 1 que se projetam para cima e o riser 3, de modo que a embarcação de superfície 2 com o riser dependente 2 pode ser movida para longe da boca de poço 11 (ver a figura 2).

[0041] As características dos parafusos de travamento controlados à distância 473 do apoio de flange 472, que se dispõem para prender o flange 471, quando a seção telescópica do riser 4 tiver sido completamente contraída, proporcionam uma possibilidade de abaixamento do preventor de blowout 12, por exemplo, sobre a boca de poço 1, suspendendo o preventor de blowout 12 na seção contraída 4 do riser, enquanto o riser 3 é abaixado da embarcação de superfície 2, de acordo com o apresentado no estado da técnica, pelo que o riser é constantemente estendido, sendo usados compensadores de arfagem na última fase para suspensão do riser 3 da embarcação de superfície 2.

[0042] Após o preventor de blowout 12 ter sido assentado e preso na boca de poço 1, os

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 18/28

13/13 parafusos de travamento 473 são desativados, o riser 3 é ligeiramente suspenso, de modo que a seção de riser 4 seja parcialmente puxada fora para trabalhar na direção do comprimento, em torno de uma posição intermediária, pelo que a suspensão 34 do riser 3 é presa à embarcação de superfície e a pressão no acumulador 44 é ajustada, de modo que o riser seja tensionado.

[0043] A operação de puxar o preventor de blowout 12 por meio do riser 3 pode ser realizada mediante inversão da operação descrita acima para o assentamento.

Claims

1, caracterizado pelo fato de que a seção telescópica de riser (4) é provida de meios (471,

472) para limitar o movimento de contração axial de um tubo externo de ação de distensão telescópica (41) sobre um tubo interno de ação de distensão telescópica (42).

9.

Dispositivo, de acordo com a reivindicação

8, caracterizado pelo fato de que o tubo interno de ação de distensão telescópica (42) é provido de um flange (471), que se projeta radialmente, disposto para se apoiar contra uma parte terminal (472) do tubo externo de ação de distensão telescópica (41) .

10. Dispositivo, de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a seção telescópica de riser (4) é provida de meios (471,

472,

473) dispostos para fixação mecânica axial do tubo interno de ação de distensão telescópica (42) em relação ao tubo externo de

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 22/28

1, caracterizado pelo fato atuador-pressurizador (45) é com a de que o disposto para controlar à distância, a partir da embarcação de superfície

8.

Dispositivo, de acordo com a reivindicação

1. Dispositivo telescópico de seção de riser (4), para um riser (3) tendo um extremidade inferior e uma extremidade superior, a extremidade

inferior do riser (3) sendo disposta para se conectar a uma boca de poço (1) e a extremidade superior do riser (3) sendo disposta para se conectar a uma embarcação de superfície (2) , o

dispositivo compreendendo uma seção telescópica de tubulação (4) sendo colocada entre a boca de poço (1) e a extremidade inferior do riser (3) , e sendo provida de pelo menos um atuador (44) disposto para causar um movimento telescópico entre a seção telescópica de tubulação (4) e o riser (3), de modo a aplicar uma força de tração descendente ao riser (3) na ocasião do riser (3) estar conectado à boca de poço (1) , ou de modo a elevar a seção telescópica de tubulação (4) para longe da boca de poço (1) na ocasião do riser (3) ser desconectado da boca de poço; um circuito tipo atuadorpressurizador (45) incluindo um acumulador de fluido de pressão (454) conectado ao pelo menos um atuador (44), disposto na seção telescópica de tubulação (4) ou no riser (3), caracterizado pelo fato de que o pelo menos um atuador (44) é selecionado do grupo consistindo de:

a) diversos cilindros hidráulicos, dispostos em paralelo com a seção telescópica de riser (4) e externamente à mesma, e

b) um espaço anular (441) entre um tubo externo de ação de distensão telescópica (41) e um tubo interno de ação de distensão telescópica (42),

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 20/28

2/4 o pelo menos um atuador sendo atuado por um fluido de pressão (453) na forma líquida suprido pelo circuito tipo atuador—pressurizador (45) sendo conectado em um modo de comunicação de fluido ao pelo menos um atuador (44), o circuito tipo atuador-pressurizador

(45) compreendendo um acumulador de fluido de pressão (454) , no qual um elemento hermético de fluido (454c) : forma uma interface móvel entre uma primeira câmara de fluido de pressão (454a) e uma segunda câmara de fluido de pressão (454b), a segunda câmara de fluido de pressão (454b) estando em comunicação de fluido com o pelo menos um atuador (44) , e a primeira câmara de fluido de pressão (454a) estando em comunicação de fluido com pelo menos um reservatório de fluido de pressão (451), provido com um fluido de pressão gasoso (452) . 2 . Dispo sitivo, de acordo com a

reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acumulador de fluido de pressão (454) é um cilindro provido de um pistão flutuante (454c).

3/4

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo intensificador de pressão (46) é um segundo reservatório de gás.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo intensificador de pressão (46) é uma bomba.

reivindicação circuito tipo

Dispositivo, de acordo

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito tipo atuador-pressurizador (45) inclui meios (46, 456,

461) para ajustar a pressão do fluido dentro da primeira câmara de fluido de pressão (454a).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reservatório de fluido de pressão (451) apresenta um dispositivo intensificador de pressão (46) conectado ao mesmo.

Petição 870180150175, de 09/11/2018, pág. 21/28

4/4 ação de distensão telescópica (41), independentemente do pelo menos um atuador (44), quando a seção de riser (4) tiver sido contraída.