BRPI0923792B1

BRPI0923792B1 - Conector de riser para perfuração submarina com elementos de cisalhamento removíveis

Info

Publication number: BRPI0923792B1
Application number: BRPI0923792-5A
Authority: BR
Inventors: Jason Post Curtiss; Harris A. Reynolds
Original assignee: Diamond Offshore Drilling, Inc.
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2019-04-02
Also published as: WO2010078366A2; CN102333933B; US20100164223A1; CN102333933A; WO2010078366A3; EP2379837A4; BRPI0923792A8; EP2379837A2; BRPI0923792A2; US9714547B2

Abstract

conector de riser para perfuração submarina com elementos de cisalhamento removíveis a conexão de junta de riser inclui um conector de caixa tendo um acessório de pré-carga da caixa, um conector de pino tendo um acessório de pré-carga do pino, pelo menos um elemento de cisalhamento configurado para encaixar pelo menos uma cavidade de elemento de cisalhamento definida por uma ranhura de cisalhamento do conector de caixa em alinhamento com uma ranhura de cisalhamento de conector de pino, onde o pelo menos um elemento de cisalhamento contata as superfícies de carga do conector de pino e do conector de caixa.

Description

“CONECTOR DE RISER PARA PERFURAÇÃO SUBMARINA COM ELEMENTOS DE CISALHAMENTO REMOVÍVEIS

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica a prioridade de um pedido provisório de acordo com o código 35 U.S.C. §119(e), a saber o Pedido de Patente dos EUA N° de Série 61/141.160 depositado em 29 de dezembro de 2008, o qual é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

Antecedentes

Campo da Invenção [0002] As concretizações aqui descritas referem-se geralmente a conexões de riser para tubos utilizados em uma riser de perfuração submarino. Mais especificamente, as concretizações aqui descritas referem-se a uma conexão de riser e método para ligação em conjunto de seções de riser de perfuração submarino utilizando elementos de cisalhamento removíveis.

Antecedentes da Invenção [0003] Um tubo de perfuração submarina (“riser”) é um tubo articulado que se estende em geral a partir de uma pilha de preventores de erupção submarinos (“BOP”) localizada no leito marinho até uma plataforma de perfuração flutuante, tal como um navio de perfuração ou semisubmersível. As juntas de riser tem tipicamente entre cerca de 15,24 a 24,38 metros (50 e 80 pés) de comprimento e podem ser ligadas entre si por qualquer uma das várias formas de conectores de riser para formar uma coluna de riser. O riser funciona para estender o poço do fundo do mar até a superfície, e é utilizado para retornar fluido de perfuração (ou “lama de perfuração”) e estacas do poço a partir de um poço de perfuração perfurado no leito marinho por baixo da

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2/31 pilha de BOP submarino até a plataforma flutuante. Além disso, um riser típico pode incluir um certo número de tubos auxiliares posicionados externamente ao principal tubo de riser principal, as quais podem incluir linhas de estrangulamento e de matar, uma linha de impulso de lama de riser, pelo menos, um tubo de energia hidráulica, e pelo menos, um umbilical de controle de BOP submarino. Tipicamente, as juntas de riser de perfuração também podem ser equipadas com segmentos de flutuação de espuma do tipo revestido destinados a reduzir o peso aparente da junta do riser na água do mar.

[0004] Conectores de riser deve suportar altas cargas flutuantes sobre uma vida útil muito longa (até 20 anos), mantendo-se robusto e barato de fabricar e reparar, e o mais leve possível, consistente com o serviço pretendido. Na perfuração offshore moderna, ele também se tornou amplamente vantajoso pelo fato de que o conector de riser pode ser montado e desmontado de forma rápida, a fim de minimizar o tempo de funcionamento do riser, especialmente pelo fato de que a perfuração está agora sendo estabelecida em águas profundas, e porque o custo por dia para os navios de perfuração flutuantes é muito elevado.

[0005] Por exemplo, o tipo mais comum de conector de riser em uso hoje em dia (por exemplo, um conector de flange aparafusado) pode ser montado ou desmontado, a uma taxa de apenas cerca de 3 a 4 juntas por hora. Para as juntas de riser modernas, tipicamente cerca de 22,86 metros (75 pés) de comprimento, isto dá uma taxa de deslocamento da ordem de 91,44 metros (300 pés) por hora. O deslocamento de um riser de 1,83 KM (6000 pés) de comprimento, portanto, leva cerca de 20 horas. Como os custos de um navio de perfuração

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3/31 flutuante moderno podem exceder $20.000,00 por hora, os custos podem ser minimizados através da redução do tempo de deslocamento do riser, tanto quanto possível. Apesar do fato de que eles são muito lentos para executar, conectores de riser flangeado aparafusado, no entanto, oferecem as vantagens que eles são confiáveis, reparáveis, e relativamente baratos.

[0006] Várias tentativas foram feitas no passado para produzir um conector de riser, que pode ser executado mais rapidamente que uma conexão de riser flangeada convencional de perfuração marítima, embora mantendo as suas vantagens. Alguns conectores de riser marítimos do estado da técnica usam um conector roscado; no entanto, como o riser tem de conduzir tubos auxiliares, tais como o linhas de estrangulamento e de matar, bem como segmentos de flutuabilidade, uma conexão de riser com rosca com um riser de perfuração submarino deve tipicamente ser do tipo união, tal como ensinado na Patente dos EUA No. 4.496.173 (a patente '173), concedida a Roche, ou deve incluir uma disposição para o riser central rodar de outro modo em relação aos tubos auxiliares e segmentos de flutuabilidade, tal como ensinado na patente dos EUA No. 6.419.277 (a patente '277) concedida a Reynolds.

[0007] A figura 1A ilustra a conexão de riser de perfuração roscado do estado da técnica ensinado na patente '173. A conexão de riser inclui uma seção superior de tubo de riser 1, uma seção inferior tubo de riser 2, e seções de linha de estrangulamento e de matar 3A, 3B, 4A e 4B, que são suportadas pela seção superior de tubo de riser 1 e a seção inferior de tubo riser 2, respectivamente. As linhas de estrangulamento e de matar são unidas em conjunto no conector

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4/31 de riser por conectores de estrangulamento e de matar 5A e 5B. O elemento de caixa de união fêmea 6 na seção superior de tubo de riser 1 é enroscado por roscas de giro 6A ao elemento de pino 7, que é soldada à seção inferior de riser 2. A pré-carga é aplicada à conexão de riser por roscas de energia 8A entre elemento de caixa de união fêmea 6 e o anel de energia 8. As roscas de giro 6A são de lado oposto às roscas de energia 8A, isto é, uma é destra e a outra é canhoto.

[0008] A fim de evitar que o elemento de caixa de união fêmea 6 se afrouxe devido a vibrações da perfuração e à ação de correntes de sub-superfície na coluna do riser (tal como vibração induzida por vórtice ou VIV), um elemento de bloqueio ou chave 9 é deslocado de forma deslizante para o entalhe 10 para bloquear o elemento de caixa de união fêmea 6 contra a rotação em relação ao elemento de pino 7.

[0009] A figura 1B ilustra a conexão de riser roscado do estado da técnica ensinado na patente '277. A junta de riser 15 tem roscas de extremidade macho (pin) 11 e roscas de extremidade fêmea (caixa) 12. Os tubos auxiliares 13, tais como linhas de estrangulamento e de matar, linhas de impulso de lama, e tubos hidráulicos, têm conectores de linha auxiliar 17, e estão associadas a junta de riser de perfuração submarino 15 por meio de flanges 14 e rolamentos 16. Como os flanges 14 são acoplados à junta 15 através dos rolamentos 16, a junta 15 pode ser girada enquanto os flanges 14 e os tubos auxiliares 13 permanecem fixados rotativamente. Isto permite que a junta 15 seja conectada a outras juntas, utilizando métodos de acoplamento roscado convencionais.

[0010] Devido à necessidade de um rolamento de diâmetro grande, o qual deve suportar cargas cíclicas

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5/31 relativamente elevadas em um ambiente de água salgada, e devido à dificuldade de aplicar altos torques de make-up e break-out em e entre os tubos auxiliares, os conectores de riser da patente '277 podem ser excessivamente caras para construir e usar.

[0011] Qualquer um destes tipos de conexão de riser pode ser de fabricação dispendiosa, e pode confiar na aplicação de torque de make-up muito elevado para atingir a pré-carga axial suficiente. Além disso, alguma disposição deve geralmente ser feita para garantir que as roscas estejam bloqueadas em uma posição de make-up para que eles não desenrosquem ou afrouxem devido a, por exemplo, cargas ou vibrações cíclicas, a saber vibração induzida por vórtices (VIV). Além disso, as conexões roscadas geralmente não são concebidas para partilhar as cargas uniformemente e de forma eficiente ao longo do comprimento axial das roscas, e são, normalmente, sujeitas às mesmas limitações de fadiga como qualquer conexão roscada apoiada. Finalmente, as ligações roscadas com riser instaladas no riser são difíceis, se não impossível, para reparar, e em nenhum exemplo conhecido são reparáveis a bordo de um navio de perfuração flutuante típico.

[0012] Outras conexões de riser do estado da técnica utilizam uma culatra ou baioneta ou arranjo de rosca interrompida, tal como ensinado na Patente dos EUA No. 4.097.069 (“patente '069) concedida a Morril e Patente dos EUA No. 4.280.719 (a patente '719) concedida a Daniel. Tais conectores de bloqueio de culatra tipicamente se unem ou se rompem em menos do que uma revolução, são bastante robustos e, tipicamente, podem ser deslocados muito rapidamente. No entanto, eles geralmente requerem ainda um

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6/31 torque de composição muito alto e algum mecanismo para evitar a ruptura acidental, e são muito pesados e extremamente caros para construir. Em particular, porque a parte de suporte de carga de um conector estilo de bloqueio de culatra deve, necessariamente, estender-se apenas cerca de metade da circunferência do conector, cargas axiais são conduzidas pelo conector de forma descontínua, e as partes de suporte de carga devem, por conseguinte ser extremamente robustas, o que consequentemente as torna muito pesadas e caras.

[0013] A figura 2A ilustra a conexão de riser do tipo baioneta ou culatra do estado da técnica para um riser, como ensinado na patente '069. A junta de elevação 23 tem o elemento de conexão fêmea 26, o elemento de conexão macho e os flanges de linhas auxiliares 22 ligados, tal como por soldadura. Os flanges de linha auxiliar 22 suportam a linha auxiliar de estrangulamento 20 e eliminam a linha auxiliar de matar 21, que têm o conector de linha de estrangulamento 20A e o conector de linha de matar 21A, respectivamente. O elemento conector fêmea tem um ressalto 26A que suporta a porca de conector 24. A porca de conector 24 tem mecanismo de bloqueio 29 e alças cônicas afuniladas 25 com superfícies inclinadas superiores 25A. O conector macho 27 tem alças macho afuniladas 28 com superfícies inclinadas inferiores 28A.

[0014] Ao realizar a conexão de riser da patente '069, a porca de conector 24 é baixada sobre o conector macho 27, e a porca do conector é girada de tal modo que as superfícies inferiores inclinadas 28A sobre ressaltos afunilados macho 28 engatam com as superfícies inclinadas superiores 25A correspondentes sobre ressaltos afunilados fêmea 25. Finalmente, o mecanismo de bloqueio 29 é acoplado

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7/31 para se garantir contra um desaperto (ou afastamento) da conexão de riser realizada.

[0015]	A figura 2B ilustra uma conexão de riser tipo
baioneta	de duas colunas do estado da técnica para um
riser, como	ensinado na patente '719. A junta de riser 201
tem a linha	auxiliar 210, os suportes de linha auxiliar 211

e o conector de linha auxiliar 212. A junta de riser 201 é ligada, por solda, ao anel de suporte de linha auxiliar 202, que é ligado, por sua vez, ao elemento macho 204. A outra

extremidade

de da junta de riser 201 está ligada ao elemento

fêmea 203.

[0016]	O anel de bloqueio 206 está equipado com
ressaltos	superiores tipo baioneta 207A e ressaltos
inferiores	208A, que se interligam cooperativamente com

ressaltos superiores 207B e ressaltos inferiores 208B respectivamente no elemento fêmea 203 quando o anel de bloqueio 206 é rodado em relação ao elemento fêmea 203. Uma vez que os ressaltos de baioneta são corretamente ligados, o anel de bloqueio 206 está fixado contra-apoio fora (e desengatando o acoplamento de baioneta) pelo bloqueio de anel de bloqueio em pino 209. O anel de bloqueio 206 está fixado numa posição de interbloqueada pelo mecanismo de bloqueio 209, e toda a conexão de riser é pré-carregada axialmente pelo anel de aperto 205 que, quando apertado, se apoia sobre o apoio 204A no elemento macho 204. Este conector pode ser executado de forma relativamente rápida, mas devido ao complicado percurso de carga e tolerâncias críticas, é difícil de ser trabalhado e reparado, e é relativamente pesado e caro.

[0017] Ainda outra conexão de riser do estado da técnica utiliza elementos de cisalhamento radialmente

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8/31 deslocados no conector de caixa para apertar radialmente um perfil no conector de pino de acoplamento, por exemplo, os conectores de tubo ensinados na Patente dos EUA No. 3.827.728 (a patente 728”) concedida para Hynes. Uma versão posterior deste conector ensinado na Publicação dos EUA No. 20080175672 (a publicação '672”), concedida a Fraser utiliza duas colunas alternadas de elementos de cisalhamento radialmente deslocados ou batentes”. Tal como as conexões de riser de baioneta, conexão de riser de batente radial requerem uma certa quantidade de metal de suporte” na conexão de riser de caixa para cada batente, com o resultado que estas conexões de riser tendem a ser volumosas, pesadas e caras.

[0018] A Figura 3A ilustra a conector de riser, como ensinado na patente '728. As juntas de riser 300 têm a linha auxiliar 301 com o conector de linha auxiliar 302, o elemento de pino 303 e o elemento de caixa 304. A linha auxiliar 301 é afixada ao elemento de pino 303 pelo flange integral 308 e ao elemento de caixa 304 pelo flange 309. O elemento de caixa 304 tem uma pluralidade de janelas 305A que contêm os batentes 305 que estão dispostos para serem deslocados para dentro para engatar uma ou mais ranhuras externas 306 circunferencialmente contínuas no elemento de pino 303. Os batentes 305 são substancialmente arqueados para combinar melhor com ranhuras externas 306. As janelas 305A estão espaçadas circunferencialmente umas das outras, geralmente num único plano horizontal. Batentes 305 estão bloqueados em engate com ranhuras externas 306 pelo mecanismo de bloqueio 309. No entanto, a força desta conexão de riser pode ser limitada pela área de cisalhamento disponível nos batentes, que por sua vez é limitada pela quantidade de metal de

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9/31 suporte necessária para bloquear cada batente e sua janela. Adicionalmente, a necessidade de um riser leve com um diâmetro relativamente pequeno é difícil de conseguir devido à limitada área de cisalhamento disponível.

[0019] A Figura 3B ilustra a conector de riser relacionado como ensinado na publicação '732. Esta conexão de riser é uma tentativa de aumentar o número de batentes de transporte de carga disponíveis em um riser tipo batente, sem aumentar o diâmetro do conector e com apenas um aumento mínimo de peso. O riser 310 tem um elemento de pino 311 e um elemento de caixa 312. O elemento de caixa tem janelas 313A contendo batentes 313 e mecanismos de bloqueio 314. No entanto, neste conector, as janelas estão dispostas num padrão escalonado numa pluralidade de colunas, mostradas aqui como coluna superior 315 e coluna inferior 316; isto é, as janelas na coluna superior 315 estão circunferencialmente deslocadas (ou escalonada) em relação à posição periférica das janelas na coluna inferior 316. No entanto, nem a patente '728 ou a publicação ‘732 contempla um percurso de carga redundante (por exemplo, para ser usado, se a carga primária é danificada), nem contempla recondicionamento da conexão de riser a bordo de um navio de perfuração.

[0020] Por conseguinte, existe uma necessidade de uma conexão de riser de desligamento rápido para um riser de perfuração submarino que também é relativamente leve em peso, de produção econômica, confiável em serviço, com provisão para um percurso de carga redundante ou secundário ou de emergência, que tem a capacidade para uma pré-carga axial muito elevada, e que pode ser recondicionado de forma barata e rápida, mesmo a bordo de um navio de perfuração.

Sumário da Invenção

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10/31 [0021] Em um aspecto, concretizações aqui divulgadas referem-se a uma conexão de junta de riser que inclui um conector de caixa, que tem um acessório de pré-carga de caixa, um conector de pino que tem um acessório de pré-carga de pino, pelo menos um elemento de cisalhamento configurado para encaixar-se em, pelo menos, uma cavidade elemento de cisalhamento definida por uma ranhura de cisalhamento de conector de caixa em alinhamento com uma ranhura de cisalhamento de conector de pino, em que, pelo menos, um dos elementos de cisalhamento contata superfícies de carga do conector de pino e do conector de caixa.

[0022] Num outro aspecto, as concretizações aqui descritas referem-se a um método de ligação de juntas de riser, incluindo o método de aterrar um conector de caixa sobre um conector de pino, aplicar uma pré-carga axial selecionada ao conector de caixa e de pino, inserir pelo menos um elemento de cisalhamento através de um elemento de cisalhamento dentro de uma cavidade de elemento de cisalhamento formada entre uma ranhura de cisalhamento do conector de caixa e uma ranhura de cisalhamento do conector de pino e remover a pré-carga e engatar compressivamente o pelo menos um elemento de cisalhamento com as superfícies de carga do conector de pino e do conector de caixa.

[0023] Em um aspecto, concretizações aqui divulgadas referem-se a uma conexão de junta de riser que inclui um conector de caixa, que tem um acessório de pré-carga de caixa, um conector de pino que tem um acessório de pré-carga de pino, pelo menos um elemento de cisalhamento configurado para encaixar-se, pelo menos, em uma cavidade de elemento de cisalhamento definida por uma ranhura de cisalhamento de conector de caixa interno em alinhamento com uma ranhura de

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11/31 cisalhamento de conector de pino externo, em que o pelo menos um elemento de cisalhamento contata superfícies de carga do conector de pino e do conector de caixa.

[0024] Num outro aspecto, as concretizações aqui descritas referem-se a um método de conexão de juntas de riser, o método incluindo aterrar um conector de caixa sobre um conector de pino, aplicar uma pré-carga axial selecionada ao conector de caixa e de pino, inserir pelo menos um elemento de cisalhamento através de uma porta de elemento de cisalhamento em uma cavidade de elemento de cisalhamento formada entre uma ranhura de cisalhamento do conector de caixa interno e uma ranhura de cisalhamento do conector de pino externo e remover a pré-carga e engatar compressivamente o pelo menos um elemento de cisalhamento com as superfícies de carga do conector de pino e o conector de caixa.

[0025] Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos [0026] A Figura 1A é uma vista em corte transversal de uma conexão de riser de perfuração submarina roscada de acordo com o estado da técnica;

[0027] A Figura 1B é uma vista de conjunto de uma conexão de riser de perfuração submarina roscada de acordo com o estado da técnica;

[0028] A Figura 2A é uma vista de conjunto de uma conexão de riser de perfuração submarina estilo baioneta de acordo com o estado da técnica;

[0029] A Figura 2B é uma vista em corte transversal de uma conexão de riser de perfuração submarina estilo baioneta de acordo com o estado da técnica;

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12/31

[0030]

A Figura 3A é uma vista em corte transversal

de uma conexão de riser de perfuração submarina de batente radial de acordo com o estado da técnica;

[0031]

A Figura 3B é uma vista em corte transversal

[0032] As Figuras 4A-4C são vistas em corte transversal de uma conexão de riser de perfuração submarina de acordo com concretizações da presente invenção;

[0033]	A Figura 5A e 5B são vistas em corte
transversal	de uma conexão de riser de perfuração submarina
de acordo	com concretizações adicionais da presente

invenção;

[0034]	As Figuras 6A e 6B são vistas em corte
transversal	de uma conexão de riser de perfuração submarina
de acordo	com concretizações adicionais da presente

invenção;

[0035]	As Figuras 7A e 7B são vistas em corte
transversal	de uma conexão de riser de perfuração submarina
de acordo	com concretizações adicionais da presente

invenção;

[0036]

As Figuras 8A-8C são vistas de conjunto de

uma bandoleira de elementos de cisalhamento de acordo com concretizações da presente descrição.

Descrição Detalhada

[0037]

Várias concretizações aqui descritas referem-

se a conexões de riser e métodos para juntar as seções de uma riser de perfuração submarina em conjunto, utilizando elementos de cisalhamento removíveis.

[0038]

Referindo-se inicialmente às figuras 4A- 4C,

vistas em corte transversal de um conector que pode ser préPetição 870180154203, de 23/11/2018, pág. 45/77

13/31 carregado em compressão (isto é, a conexão de riser é espremida junto” durante a pré-carga), após o que os elementos de cisalhamento axiais podem ser inseridos na conexão de riser (enquanto a pré-carga é aplicada à conexão de riser) são apresentados de acordo com concretizações da presente invenção.

[0039] O conector de riser inclui um conector de caixa 400, que inclui uma ranhura de cisalhamento de caixa 400A, uma superfície de carga de caixa 400B, um elemento de pré-carga de caixa 400C, uma face da caixa 400D, uma superfície de face de caixa 400E, e um apoio de orifício de caixa 400F. Além disso, a conector de riser inclui um pino de ligação 401, que inclui uma ranhura de cisalhamento de pino 401A, uma superfície de carga de pino 401B, um acessório de pré-carga de pino 401C, um apoio de conector de pino 401D, um nariz de pino 401E, e uma superfície de nariz de pino 401F.

[0040] Os acessórios de pré-carga 400C e 401C podem ser flanges circulares como mostrado, ou, em concretizações alternativas, podem ser ganchos espaçados radialmente, olhais, ranhuras circunferenciais, ou qualquer outro dispositivo que permite a fixação de um dispositivo para aplicar força de pré-carga de compressão axial 403. O dispositivo para aplicar de pré-carga pode estar localizado no piso da plataforma para ser utilizado quando o riser é lançado ou recuperado, ou em alternativa, pode ser montado de forma permanente no conector de caixa 400, ou o conector de pino 401 (e, assim, ser uma parte do conjunto de riser). Em certas concretizações, o dispositivo para aplicar a précarga 403 pode ser parte integrante da aranha do riser, que é utilizada para suportar a coluna de riser pendurada por

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14/31 baixo da plataforma à medida que o riser é lançado ou recuperado. Ainda em outras concretizações, pode ser utilizado um mecanismo de elevação, tipicamente usado para elevar e abaixar juntas tubulares, para proporcionar a précarga ascendente 403 no conector de pino levantando a junta contra o dispositivo aplicando a pré-carga 403 para baixo no conector de caixa. Os versados na técnica apreciarão as limitações do mecanismo de elevação para executar esta operação. Quando as conexões de riser são totalmente montadas (ou realizadas) como se mostra, os elementos de cisalhamento 405 podem encaixar-se na cavidade de cisalhamento definida pela ranhura de cisalhamento 400a sobre o conector de caixa e a ranhura de cisalhamento 401A no conector de pino. Elementos de cisalhamento 405 definem, portanto, a altura de cisalhamento 404 entre as superfícies de carga 400B e 401B, quando a conexão de riser é realizada.

[0041] A figura 4A ilustra uma concretização apoiada em pino-nariz com uma pré-carga de compressão no pino-nariz, que é, quando o conector é montado tal como ilustrado, o pino nariz 401E retém uma pré-carga de compressão. A conexão de riser da Figura 4A pode ser montada da seguinte forma: (a) conexão de riser de caixa 400 é descarregada ao longo do conector de pino 401 de modo a que o apoio de orifício de caixa 400F está apoiado na superfície pino nariz 401F, (b) uma força de pré-carga selecionada 403 é aplicada aos acessórios de pré-carga 400C e 401C, que aumenta a altura de cisalhamento 404 entre as superfícies de carga 400B e 401B, (c) os elementos de cisalhamento 405 são inseridos através da entrada do elemento de cisalhamento 402 na cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento 400A e 401A e (d) a pré-carga 403 é removida. Nesta concretização, a face de

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15/31 caixa 400D não está em compressão na conexão de riser realizada, isto é, a superfície de face de caixa 400E pode não estar em contato com o apoio de conector de pino 401D.

[0042] A Figura 4B ilustra uma conexão de riser duplo empurrado em conformidade com as concretizações da presente invenção. A conexão de riser duplamente apoiada inclui uma pré-carga compressiva, tanto no pino-nariz e na face da caixa, isto é, quando a conexão do riser é montada como mostrado, tanto o pino nariz 401E e a face da caixa 400D retém uma pré-carga compressiva. A conexão de riser da Figura 4B pode ser montada da seguinte forma: (a) conexão de riser de caixa 400 é descarregada ao longo do conector de pino 401 de modo que o apoio de orifício de caixa 400F está apoiado na superfície de pino nariz 401F, altura em que normalmente haverá uma pequena diferença entre a superfície da face da caixa 400E e o apoio de conector de pino 401D, (b) uma força de pré-carga selecionada 403 é aplicada aos acessórios de pré-carga 400C e 401C, que amplia a altura de cisalhamento

404 entre as superfícies de carga 400B e 401B, e traz em superfície de face de caixa em contato de compressão 400E e apoio de conector de pino 401D, (c) elementos de cisalhamento

405 são inseridos através da porta de elemento de cisalhamento 402 para dentro da cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento 400A e 401A, e (d) pré-carga 403 é removida.

[0043] Alternativamente, conector de caixa 400 pode ser desembarcado sobre o conector de pino 401 de modo que a superfície de face de caixa 400E está apoiada no apoio de conector de pino 401D, e existe uma pequena folga entre o apoio de orifício de caixa 400F e superfície de nariz de pino 401F, de tal modo que quando a conexão de riser é

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16/31 montada como mostrado, tanto o nariz de pino 401E e a face de caixa 400D retém uma pré-carga de compressão.

[0044] Os versados na técnica reconhecerão que a quantidade de pré-carga retida nas conexões de riser mostradas nas Figuras 4A-4C pode depender da diferença entre a altura de cisalhamento 404 de conexão de riser com uma pré-carga aplicada e a altura dos elementos de cisalhamento inseridos 405. Uma grande diferença (isto é, uma grande folga axial entre os elementos de cisalhamento e, pelo menos, uma das superfícies de carga durante a pré-carga) fará com que a inserção e remoção dos elementos de cisalhamento axiais sejam mais fáceis, mas, naturalmente, uma menor percentagem da pré-carga aplicada possa ser retida na conexão de riser.

[0045] Aqueles com conhecimentos ordinários também reconhecerão que o aumento da altura de cisalhamento 404 durante a pré-carga, para uma determinada pré-carga axial de compressão selecionada, pode depender do comprimento do elemento ou elementos comprimidos, tal como a estirpe de pré-carga é de polegadas por polegada. Na concretização da Figura 4A, o nariz de pino pode, tipicamente, ser bastante longo, digamos da ordem de 30,48 a 60,96 cm (12-24 polegadas), a fim de que a conexão de riser se estique axialmente o suficiente para permitir a fácil inserção e remoção de elementos de cisalhamento 405, mas preservando a pré-carga adequada após os elementos serem inseridos.

[0046] As Figuras 5A e 5B mostram vistas em corte transversal de uma conexão de riser, que inclui uma seção de caixa ajustável que permite o deslocamento axial da ranhura de cisalhamento de caixa 500A, antes ou durante a pré-carga de acordo com concretizações da presente invenção.

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17/31 [0047] A conexão de riser mostrada na Figura 5A tem montagem de conector de caixa 506 que inclui um conector de caixa 500 e uma seção de caixa ajustável 500H. O conector de caixa 500 inclui um acessório de pré-carga de caixa 500C, um apoio de orifício de caixa 500F, rosca de diâmetro exterior de caixa (OD) 500G, e seção de caixa ajustável 500H. A seção de caixa ajustável 500H inclui rosca de diâmetro interno de caixa (ID) 500L, um mecanismo de bloqueio de rosca 500J, uma ranhura de cisalhamento de caixa 500A, uma superfície de carga de caixa 500B, uma face de caixa 500D, e uma superfície de face de caixa 500E. A conexão de riser também tem um conector de pino 501, que inclui uma ranhura de cisalhamento de pino 501A, uma superfície de carga de pino 501B, um acessório de pré-carga de pino 501C, um apoio de conector de pino 501D, um nariz de pino 501E, e uma superfície de nariz de pino 501F.

[0048] A conexão de riser da Figura 5A pode ser montada da seguinte forma: (a) montagem de conector de caixa 506 é descarregada ao longo do conector de pino 501 de modo a que o apoio de orifício de caixa 500F está apoiado na superfície de nariz de pino 501F, (b) elementos de cisalhamento 505 são inseridos através de porta de elemento de cisalhamento 502 para dentro da cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento de caixa 500A e ranhura de cisalhamento de pino 501A, (c) uma força de pré-carga compressiva selecionada 503 é aplicada aos acessórios de pré-carga 500C e 501C, (d) seção de caixa ajustável 500H é ajustada para cima por roscas 500G e 500L para remover o afastamento axial entre os elementos de cisalhamento 505 e as superfícies de carga 500B e 501B, e bloqueado no seu lugar

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18/31 por mecanismo de bloqueio de rosca 500J, e (e) a força de pré-carga 50 3 é removida.

[0049] Alternativamente, a pré-carga adicional (além da força de pré-carga 503) pode ser inserida na conexão de riser através da aplicação de um torque de realização substancial selecionado 507 para as roscas de caixa 500H e 500L, enquanto uma força de pré-carga de compressão selecionada é aplicada (isto é, durante a etapa (d) acima).

[0050] A conexão de riser mostrada na Figura 5B é semelhante à da Figura 5A, exceto que o acessório de précarga de caixa 500C situa-se na seção de caixa ajustável 500H ao invés do conector de caixa 500 e, como tal, pode ser equipado com um rolamento de pré-carga opcional 500K para facilitar a rotação da seção de caixa ajustável 500H, enquanto a pré-carga axial 503 é aplicada. A conexão de riser de Figura 5B pode ser realizada por um de dois métodos. Num primeiro método, a conexão de riser é realizada conforme a conexão de riser mostrada nas Figuras 4A-4C, isto é, a conexão de riser é pré-carregada antes que os elementos de cisalhamento sejam inseridos. No primeiro método, a seção de caixa ajustável 500H é usada para adaptar a altura de cisalhamento 504 para um valor ideal, e bloqueada no lugar com o mecanismo de bloqueio de rosca 500J antes que sejam inseridos os elementos de cisalhamento. Neste método, o rolamento de pré-carga opcional 500K não é necessário. O primeiro método permite a utilização de elementos de cisalhamento re-maquinados (em que, por exemplo, fragmentação ou outro dano tenha sido removido a partir dos elementos de cisalhamento, tornando-os com uma altura diferente).

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19/31 [0051] Num segundo método, a conexão de riser é feita por aplicar simultaneamente uma pré-carga axial selecionada 503 e um torque de composição selecionado 507 para a seção de caixa ajustável. Neste caso, o rolamento de pré-carga opcional 500K pode ser benéfico. O rolamento de pré-carga 500K pode incluir um rolamento ou bucha montado sobre seção de caixa ajustável 500H e/ ou no acessório de pré-carga de caixa 500C, ou pode ser um rolamento ou casquilho montado sobre um dispositivo de pré-carga externo (não mostrado), que coopera com o acessório de pré-carga de caixa 500C.

[0052] Para as concretizações representadas nas Figuras 5A e 5B, quando pré-carga axial selecionada 503 e torque de composição selecionado 507 são ambos aplicados, eles podem cada ser selecionados para proporcionar pré-carga líquida mais alta possível à conexão de riser baseado no desenho de roscas 500G e 500L, e os equipamentos de précarga axial e torsional disponíveis. Por exemplo, se o equipamento de fornecimento de pré-carga axial 503 tem uma capacidade limitada, torque de composição adicional 507 pode ser utilizado para compensar, dentro dos limites de desenho das roscas 500G e 500L. Alternativamente, pode ser desejado ter um gradiente de pré-carga ao longo do comprimento da coluna de riser, onde, por exemplo, as juntas de riser no topo da coluna (isto é, mais próxima da superfície da água) têm uma pré-carga mais elevada do que as juntas de riser em águas mais profundas; neste caso, uma pré-carga axial 503 selecionada pode ser utilizada, e diferentes torques de composição 507, dependendo da posição final da conexão de riser na coluna. Aqueles versados na técnica reconhecerão que o torque de composição 507 pode ser aplicado para aquelas conexões de riser em um número de maneiras convencionais,

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20/31 incluindo por meio de furos ou sulcos de chave inglesa ou fendas que podem ser dispostas, por exemplo, radialmente ou paralelamente ao eixo do riser.

[0053] As figuras 6A e 6B mostram vistas em corte transversal de uma conexão de riser que inclui apoios de carga ajustáveis para manter uma pré-carga de tensão aplicada e, opcionalmente, para contribuir para a pré-carga ou exclusivamente induzir uma pré-carga axial, de acordo com concretizações da presente invenção. Fazendo referência à Figura 6A, a conexão de riser tem um conector de caixa 600, que inclui uma ranhura de cisalhamento de caixa 600A, uma superfície de carga de caixa 600B, um acessório de pré-carga de caixa 600C, uma face de caixa 600D, e um apoio de orifício de caixa 600F. A conexão de riser também tem um conector de pino 601, que inclui uma ranhura de cisalhamento de pino 601A, uma superfície de carga de pino 601B, um acessório de pré-carga de pino 601C, um nariz de pino 601E, e uma superfície de nariz de pino 601F. Além disso, a conexão de riser mostrada na Figura 6A inclui uma superfície de face de caixa 600E e um anel de apoio de pino ajustável 601H, o qual está roscado acoplado ao conector de pino 601 com roscas 601G, e que tem apoio de conector de pino 601D e mecanismo de bloqueio de rosca 601J.

[0054] Alternativamente, a concretização mostrada na Figura 6B tem um anel de face da caixa ajustável 607 que é roscado e concentricamente acoplado a conexão de riser de caixa 600 com roscas 607A, e que tem a superfície da face de caixa ajustável 607B e mecanismo de bloqueio de rosca 600J.

[0055] A conexão de riser da Figura 6A pode ser montada através do seguinte método: (a) conector de caixa 600 é descarregado ao longo do conector de pino 601 de modo

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21/31 a que o apoio de orifício de caixa 600F esteja apoiado na superfície de nariz de pino 601F, (b) elementos de cisalhamento 605 são inseridos através de porta de elemento de cisalhamento 602 para dentro da cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento de caixa 600A e ranhura de cisalhamento de pino 601A, (c) uma força de pré-carga de tensão selecionada 603 é aplicada aos acessórios de précarga 600C e 601C, (d) o anel de apoio de pino ajustável 601h é ajustado para cima pela rosca 601G para remover a folga axial entre o apoio do conector de pino 601D e a superfície da face da caixa 600E e bloqueada no lugar pelo mecanismo de bloqueio de rosca 600J e (e) a força de précarga de tensão 603 é removida.

[0056] Alternativamente, a pré-carga axial adicional (além da força de pré-carga de tração selecionada 603) pode ser colocada conexão de riser pela aplicação de um torque de composição substancial selecionado 606 ao anel de apoio de pino ajustável 601H durante a etapa (d) imediatamente acima.

[0057] Num método alternativo, a conexão de riser da Figura 6A pode ser montada da seguinte forma: (a) conector de caixa 600 é descarregado ao longo do conector de pino 601 de modo que o apoio de orifício de caixa 600F esteja apoiado na superfície de nariz de pino 601F, (b) elementos de cisalhamento 605 são inseridos através da porta de elemento de cisalhamento 602 na cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento de caixa 600A e a ranhura de cisalhamento de pino 601A, (c) o anel de apoio de pino ajustável 601H é ajustado para cima pela rosca 601G para remover a folga axial entre o apoio de conector de pino 601D e a superfície de face de caixa 600E e (d) uma força de pré-carga axial selecionada 603 é aplicada à conexão de riser através da

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22/31 rotação do anel de apoio de pino 601H para um torque elevado 606, e (e) o anel de apoio de pino 601H é bloqueado no lugar pelo mecanismo de bloqueio de rosca 600J.

[0058] Aqueles com conhecimentos ordinários reconhecerão que uma pré-carga axial selecionada 603 pode ser aplicada às conexões de riser mostradas nas Figuras 6A ou 6B por qualquer combinação de uma força de pré-carga de tensão selecionada 603 e a aplicação de torque selecionado 606 ao anel de apoio de pino 601H.

[0059] A conexão de riser da Figura 6B pode ser montada pelo seguinte método: (a) conector de caixa 600 é disposto sobre o conector de pino 601 tais que apoio de orifício de caixa 600F está apoiado na superfície de nariz de pino 601F, (b) elementos de cisalhamento 605 são inseridos através da porta de elemento de cisalhamento 602 para dentro da cavidade formada entre a ranhura de cisalhamento de caixa 600A e ranhura de cisalhamento de pino 601A, (c) uma força de pré-carga de tensão selecionada 60 3 é aplicada aos acessórios de pré-carga 600C e 601C, (d) o anel de face de caixa ajustável 607 é ajustado para baixo pela rosca 607A para remover a folga axial entre o apoio de conector de pino 601D e a superfície de face de caixa ajustável607B, e bloqueado no seu lugar pelo mecanismo de bloqueio de rosca 600J, e (e) força de pré-carga de tensão 603 é removida.

[0060] Em um método alternativo, a pré-carga axial adicional (além da força de pré-carga de tração selecionada 603) pode ser colocada na conexão de riser através da aplicação de um torque de composição substancial selecionado 606 ao anel de face de caixa ajustável 607 durante a etapa (d) imediatamente acima.

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23/31 [0061] Fazendo agora referência às Figuras 7A e 7B, vistas em corte transversal de uma conexão de riser de acordo com concretizações da presente invenção são mostradas. A Figura 7A ilustra conector de caixa 700 tendo uma ranhura de cisalhamento de caixa 700A, o pino de ligação 701 tendo uma ranhura de cisalhamento de pino 701A, e elementos de cisalhamento axiais 705. A Figura 7B é uma seção transversal (vista em corte 'A-A') da conexão de riser montada mostrada na Figura 7A, com o conector de caixa 700, ranhura de cisalhamento de caixa 700A, o conector de pino 701, a ranhura de cisalhamento de pino 701A, e as portas de elemento de cisalhamento 702.

[0062] Na concretização mostrada nas Figuras 7A e 7B, existem duas portas de elemento de cisalhamento substancialmente tangenciais 702, de modo que duas bandoleiras separadas de elementos de cisalhamento, 705A e 705b, podem ser utilizadas; uma bandoleira inserida através de cada porta de elemento de cisalhamento 702. Nesta concretização, os pinos radiais (ou outro dispositivo semelhante) podem ser instalados na ranhura de cisalhamento de caixa 700A e/ ou ranhura de cisalhamento de pino 701A para atuar como um batente para a bandoleira de elemento de cisalhamento, desde que, obviamente, que os batentes não interfiram com os conectores de montagem ou ruptura.

[0063] Nota-se que para fins de clareza, as Figuras 4-7 são representações substancialmente esquemáticas de concretizações da presente invenção, e podem não apresentar certas características que serão compreendidas por aqueles que tem conhecimentos ordinários a serem necessários em uma conector de riser prático. Estas características incluem, mas são não se limitando a, características tais como

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24/31 vedações entre a caixa e o conector de pino, um nariz afunilado para facilitar o apunhalamento, ranhuras circunferenciais internas para acomodar uma ferramenta de movimento de riser, suportes ou flanges para segurar e suportar linhas auxiliares, e meios de conexão, tal como por solda, os conectores de riser ao tubo de riser.

[0064] Além disso, as concretizações da presente invenção como mostrado nas figuras 4-7 são ilustradas com uma única cavidade de cisalhamento circunferencial formada pela ranhura de cisalhamento de pino e a ranhura de cisalhamento de caixa. No entanto, as conexões de riser podem alternativamente ter duas ou mais cavidades circunferenciais e/ou uma ou mais cavidades helicoidais sem se afastar dos ensinamentos da presente invenção.

[0065] Em certas concretizações da presente invenção, pelo menos, uma cavidade de elemento de cisalhamento formada entre as duas juntas de riser correspondentes pode ser substancialmente circunferencial. Em outra concretização, pelo menos uma cavidade de elemento de cisalhamento pode ser substancialmente helicoidal. Em ainda outra concretização da presente invenção, pode haver uma pluralidade de cavidades circulares. Além disso, uma pluralidade de cavidades circulares pode ter um espaçamento diferente entre os seus flancos de cisalhamento tal que, quando utilizadas com elementos comuns de cisalhamento removíveis, a carga axial pode ser igualada entre as cavidades quando o riser está em serviço. Em outra concretização, as respectivas cargas axiais exercidas por cada uma da pluralidade de cavidades circunferenciais podem ser igualadas, utilizando elementos de cisalhamento

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25/31 removíveis de diferentes tamanhos em cada uma das respectivas cavidades de cisalhamento.

[0066] Além disso, em certas concretizações da presente invenção, há uma pluralidade de cavidades de elemento de cisalhamento, pelo menos uma das quais é uma cavidade de apoio reservada para uso no caso de uma cavidade principal ser danificada. Em outra concretização, há duas cavidades de elemento de cisalhamento primário e uma cavidade de apoio, em que as ranhuras, que formam a cavidade de apoio podem ser revestidas com um revestimento substancialmente impermeável (por exemplo, para evitar a corrosão) que pode ser removível enquanto sobre o navio de perfuração para a utilização da cavidade de apoio. Em ainda outra concretização, as ranhuras que formam a cavidade de apoio podem ser equipadas com um elemento de vedação (tal como um anel de elastômero ou dispositivo semelhante) para proteger as ranhuras.

[0067] Os elementos de cisalhamento axiais mostrados nas Figuras 4-7 podem ser substancialmente retangulares em seção transversal, e, em certas concretizações, podem ser geralmente cilíndricos com o seu eixo substancialmente paralelo ao eixo do tubo ascendente. No entanto, os elementos de cisalhamento axiais também podem ser geralmente de forma oval, ou um retângulo chanfrado, ou outras formas com uma seção transversal substancialmente retangular. Os elementos de cisalhamento axiais também podem ter outras seções transversais, sem nos afastarmos dos ensinamentos da presente invenção, incluindo mas não se limitando a seções transversais circulares (tais como, elementos esféricos ou esféricos-cilíndricos) ou trapezoidal, quadrada ou, desde que os elementos de cisalhamento axiais correspondam

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26/31 adequadamente com as superfícies de carga de pino e de caixa. Além disso, os elementos de cisalhamento axiais podem ter uma forma geralmente arqueada, ou uma ou mais das superfícies de um elemento de cisalhamento axial pode ser arqueada em, pelo menos, uma seção transversal, para, por exemplo, melhor corresponder com as superfícies de carga de pino e de caixa, ou para facilitar a inserção e a retirada dos elementos de cisalhamento axiais.

[0068] Em uma concretização da presente invenção, os elementos de cisalhamento axiais removíveis podem ser inseridos individualmente, isto é, não acoplados a um outro. Fazendo agora referência às Figuras 8A-8C, os elementos de cisalhamento axiais removíveis podem ser unidos em qualquer uma das várias configurações contíguas, tais como configurações correia ou bandoleira ou colar-depérolas, como mostrado, em conformidade com concretizações a presente invenção. Em concretizações selecionadas da presente invenção, os elementos de cisalhamento axiais removíveis podem ser substancialmente esféricos. Numa concretização relacionada, os elementos de cisalhamento removíveis axiais podem ser esféricos, e unidos em conjunto numa configuração de colar-de-pérolas, tal como com cabo de aço ou um elemento flexível semelhante que passa através do centro de cada elemento de cisalhamento esférico. Em ainda outra concretização relacionada, os elementos de cisalhamento axiais removíveis podem ser afixados em intervalos selecionados de um elemento flexível correndo através dos seus centros, como, por exemplo, por envasamento. Em outra concretização relacionada, um elemento flexível ao qual estão ligados os elementos de cisalhamento axiais removíveis pode ser equipado com um circuito ou dispositivo

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27/31 de ancoragem semelhante em pelo menos uma extremidade distal para facilitar a remoção dos elementos de cisalhamento a partir da conector de riser. Em ainda outra concretização, elementos de cisalhamento contíguos podem ser articulados entre si por dobradiças para formar uma correia ou bandoleira.

[0069] Dobradiças incluídas entre os elementos de cisalhamento podem incluir pinos de dobradiça em certas concretizações. Em outras concretizações, as dobradiças podem incluir um elemento flexível, tal como um elastômero. Em outra concretização, os elementos de cisalhamento podem ser moldados em uma correia flexível, por exemplo, que compreende uma fibra ou tecido de elastômero reforçado. Numa outra concretização relacionada, o tecido de reforço pode incluir fibras de aramida.

[0070] Em concretizações selecionadas da presente invenção, os elementos de cisalhamento que formam a bandoleira podem ser de forma geralmente cilíndrica, e instalados numa cavidade de elemento de cisalhamento de tal modo que os seus eixos sejam substancialmente paralelos a uma linha central longitudinal do riser de perfuração submarino. Em outras concretizações, os elementos de cisalhamento podem ser geralmente retangulares ou trapezoidais em corte transversal horizontal. Em ainda outras concretizações, os elementos de cisalhamento podem ser substancialmente retangulares ou trapezoidais em corte transversal vertical tomado em um raio da conexão de riser. Em ainda outras concretizações da presente invenção, uma correia unificada de elementos de cisalhamento pode ser maquinada a partir de um único bloco de metal de tal modo que existem sulcos maquinados em intervalos regulares ao

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28/31 longo da correia que definem os elementos de cisalhamento individuais, e permitindo que a correia se flexione na seção fina sob o sulco.

[0071] Em certas concretizações da presente invenção, uma correia flexível ou bandoleira de elementos de cisalhamento pode ser configurada com alturas de elemento de cisalhamento levemente afunilado de tal forma que os elementos de cisalhamento sejam mais altos em uma extremidade da correia do que a outra. Numa concretização relacionada, uma correia flexível de elementos de cisalhamento pode incluir grupos de elementos de cisalhamento de alturas escalonadas, de tal forma que existem vários elementos da mesma altura.

[0072] Em concretizações selecionadas da presente invenção, pelo menos uma porta de elemento de cisalhamento pode ser disposta substancialmente tangencial à cavidade formada entre as duas juntas de riser correspondentes. Numa concretização relacionada, a pelo menos uma porta de elemento de cisalhamento pode ser disposta dentro de 15 graus de uma tangente à cavidade formada entre as duas juntas de riser correspondentes. Em outra concretização, a porta de elemento de cisalhamento pode geralmente ser disposta radialmente, mas tem uma ou mais superfícies circunferenciais que são arredondadas em um raio, de modo a aproximar de uma porta tangencial.

[0073] Em certas concretizações da presente invenção, os elementos de cisalhamento substituíveis podem ser inseridos e removidos utilizando pressão hidráulica ou pneumática aplicada a uma série de elementos de cisalhamento removíveis. Numa concretização relacionada, os elementos de cisalhamento substituíveis podem ser perseguido com uma

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29/31 porca ou tampão compatível para proporcionar uma vedação hidráulica ou pneumática contra a cavidade do elemento de cisalhamento. Em outra concretização, os elementos de cisalhamento substituíveis podem ser mecanicamente inseridos e removidos usando uma vareta ou outro dispositivo semelhante. Em concretizações relacionadas, a vareta pode ser alimentada hidraulicamente, pneumaticamente, eletricamente, ou mecanicamente, tal como por um parafuso de acionamento.

[0074] Em concretizações selecionadas da presente invenção, os elementos de cisalhamento removíveis axiais podem ser instalados ou removidos da conexão de riser enquanto o conjunto de conexão de riser está sendo précarregado. Em outra concretização, os elementos de cisalhamento axiais removíveis podem ser instalados antes da conexão de riser ser pré-carregada, e podem ser removidos a partir da conexão de riser após a pré-carga de riser ter sido removida da conexão de riser. Em outra concretização do método de montagem da presente divulgação, duas dobradiças de riser de perfuração podem ser dispostas juntas, podem ser elementos de cisalhamento removível inserido, uma pré-carga axial pode ser aplicada para a conexão de riser, e um apoio roscado pode ser realizado para prender a conexão de riser no estado pré-carregado. Numa concretização relacionada, um apoio roscado pode ser realizado tanto a armadilha do tubo ascendente ligação no estado pré-carregado e para contribuir substancialmente com a pré-carga axial da conexão de riser.

[0075] Em outra concretização relacionada, um anel de separação aplicado externamente pode ser usado em vez de um apoio roscado para prender a conexão de riser. Em outra concretização relacionada, o anel de separação aplicado

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30/31 externamente compreende botões de pressão orientados axialmente para ajustar o comprimento axial efetivo do anel de separação, e opcionalmente para aumentar a pré-carga. Numa outra concretização da presente descrição, um meio de prender a pré-carga de riser, por exemplo, um elemento roscado ou um anel de separação, também inclui um meio de cobrir as portas de elemento de cisalhamento.

[0076] Num método de montagem relacionado da presente invenção, uma tensão de pré-carga selecionada pode ser preservada dentro de um riser de conexão de riser, por exemplo, o uso de elementos de cisalhamento removíveis de tamanhos diferentes, dependendo da posição final da conexão de riser dentro da coluna de riser. Por exemplo, um gradiente de pré-carga pode ser desejado, com pré-cargas axiais mais elevadas na parte superior da coluna de riser, e pré-cargas progressivamente mais baixas em profundidades maiores.

[0077] Em certas concretizações da presente invenção, uma superfície de cisalhamento de uma cavidade de cisalhamento pode ser maquinada de forma corretiva a bordo do navio de perfuração, tal como com uma ferramenta de corte de ranhura radial portátil afixada à conexão de riser, de tal modo que a conexão de riser retrabalhada pode, por exemplo, continuar a ser utilizada, quando equipado com elementos de cisalhamento especiais de emergência removíveis que são maiores do que os elementos convencionais.

[0078] De forma vantajosa, concretizações da presente invenção para uma conexão de riser utilizando elementos de cisalhamento pode proporcionar uma conexão de riser de baixo custo e confiável que vai tolerar uma alta pré-carga axial. Além disso, concretizações aqui divulgadas

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31/31 podem proporcionar uma conector de riser de perfuração submarina e método de montagem/ desmontagem que permite que a coluna de riser seja montada e desmontada muito mais rapidamente. Ainda adicionalmente, concretizações aqui divulgadas podem fornecer um riser de perfuração submarina que pode ser armazenado de forma segura, mantida, e recondicionado independente dos seus elementos de cisalhamento removíveis, intercambiáveis, substituíveis, e reparáveis de transporte de carga. Por exemplo, ranhuras redundantes podem proporcionar uma conexão de riser que é de confiança no caso de uma falha de um dos elementos de cisalhamento numa primeira série de ranhuras, os elementos de cisalhamento numa segunda série de ranhuras podem evitar uma falha da conexão de riser das juntas de riser. Finalmente, o riser de perfuração submarino de concretizações aqui divulgadas pode de forma eficaz e mais eficiente compartilhar cargas entre os elementos de cisalhamento separados axialmente.

[0079] Embora a presente invenção tenha sido descrita em relação a um número limitado de concretizações, os versados da técnica, tendo benefício desta descrição, irão apreciar que outras concretizações podem ser concebidas, sem o afastamento do escopo da invenção como aqui descrita. Por conseguinte, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Conexão de junta de riser caracterizada pelo fato de que compreende:

um conector de caixa (400) compreendendo um apoio de orifício de caixa (400F), uma face de caixa (400D), uma superfície de face de caixa (400E) e um acessório de précarga da caixa externo (400C) projetando de uma superfície externa do conector de caixa (400) de modo que uma face do acessório de pré-carga da caixa externo (400C) se estende em uma direção ortogonal para uma direção longitudinal da conexão de junta de riser;

um conector de pino (401) compreendendo um apoio de conector de pino (401D), um pino nariz (401E) e um acessório de pré-carga do pino externo (401C) se projetando de uma superfície externa do conector de pino (401D) se modo que uma face do acessório de pré-carga de pino externo (401C) se estende em uma direção ortogonal para uma direção longitudinal da conexão de junta de riser e um pino nariz (401E);

uma pluralidade de elementos de cisalhamento (405) unidos juntos por dobradiças em uma configuração de bandoleira, a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) disposta dentro de uma cavidade de elemento de cisalhamento definida por uma ranhura de corte do conector de caixa em alinhamento com uma ranhura de corte do conector de pino;

em que a pluralidade de elementos de cisalhamento

(405) contata e são comprimidos entre as superfícies de carga do conector de pino (401) e do conector de caixa (400), de modo que a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) é pré-carregada em compressão e são

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2/4 mantidos comprimidos entre as superfícies de carga do conector de pino (401) e do conector de caixa (400), em que o apoio de orifício de caixa (400F) engata de maneira compressível o pino nariz (401E), em que a superfície de face de caixa (400E) engata de maneira compressível o apoio de conector de pino (401D), e em que a face do acessório de pré-carga da caixa externo (400C) e a face do acessório de pré-carga do pino externo (401C) são paralelos um ao outro, e em que o acessório de pré-carga do pino (401C) e o acessório de pré-carga da caixa (400C) são dispostos sobre um lado axial da pluralidade de elementos de cisalhamento (405), e em que a superfície da caixa (400D) e o pino nariz (401E) são pré-carregados em compressão pela aplicação de uma força de pré-carregamento compressiva para um acessório de pré-carga externo e o acessório de pré-carga de pino externo (401C).

2. Conexão de riser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) tem uma seção transversal selecionada de um grupo composto por substancialmente retangular, oval retangular chanfrada, circular, quadrada e trapezoidal.

3. Conexão de riser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de cavidades de elemento de cisalhamento.

4. Conexão de riser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as forças de pré-carga compressivas axiais selecionadas aplicadas ao conector de pino (401) e ao conector de caixa (400) determinam uma altura da cavidade de elemento de cisalhamento.

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5. Conexão de riser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) é removida da conexão de junta de riser quando a junta de riser é desconectada.

6. Conexão de riser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porta de elemento de cisalhamento é disposta substancialmente tangente à pelo menos uma cavidade de elemento de cisalhamento formada entre as duas juntas de riser correspondentes.

7. Conexão de junta de riser caracterizada pelo fato de que compreende:

um conector de caixa (400) compreendendo um apoio de orifício de caixa (400F), uma face de caixa (400D), uma superfície de face de caixa (400E) e um acessório de précarga da caixa externo (400C) projetando de uma superfície externa do conector de caixa (400);

um conector de pino (401) compreendendo um apoio de conector de pino (401D), um pino nariz (401E) e um acessório de pré-carga de pino externo (401C) se projetando de uma superfície externa do conector de pino (401) de modo que uma face do acessório de pré-carga de pino externo (401C) se estende em uma direção ortogonal para uma direção longitudinal da conexão de junta de riser e um pino nariz (401E);

uma pluralidade de elementos de cisalhamento (405) unidos juntos por dobradiças em uma configuração de bandoleira, a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) disposta dentro de uma cavidade de elemento de cisalhamento definida por uma ranhura de corte do conector de caixa em alinhamento com uma ranhura de corte de

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4/4 conector de pino, de modo que todas as faces do elemento de cisalhamento são adjacentes à ranhura de corte de conector de caixa ou à ranhura de corte de conector de pino e do conector de caixa, em que a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) contata e são comprimidos entre as superfícies de carga do conector de pino (401) e do conector de caixa (400) de modo que a pluralidade de elementos de cisalhamento (405) é pré-carregada em compressão e são mantidos comprimidos entre as superfícies de carga do conector de pino (401) e do conector de caixa (400), em que o conector de caixa (400) engata o conector de pino (401) de modo que uma folga é formada entre os mesmos, e em que um dentre a face de caixa (400D) e o pino nariz (401E) é pré-carregado em compressão pela aplicação de uma força de pré-carga compressiva axial para o acessório de de pré-carga de caixa externo (400C) e o acessório de précarga de pino externo (401C).

8. Conexão de junta de riser, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que quando a superfície da face da caixa engata de maneira compressiva o apoio de conector de pino, a folga é formada entre o apoio de orifício de caixa e o pino nariz e a face da caixa é pré-carregada em compressão.

9. Conexão de junta de riser, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que quando o apoio de orifício de caixa engata de maneira compressiva o pino nariz, a folga é formada entre a superfície da face da caixa e o apoio de conector de pino e o pino nariz é précarregado em compressão.