“CONJUNTO DE JUNTA DE RISER MARÍTIMO E MÉTODO DE FORNECIMENTO DE FLUTUABILIDADE”
Campo da Invenção
Esta invenção refere-se, no geral, a risers de perfuração para perfuração de poço marítimo, e em particular a um dispositivo para lidar com forças impostas por módulos de flutuabilidade afixados aos risers de perfuração.
Antecedentes da Invenção
Risers de perfuração são empregados enquanto perfurando um poço marítimo. O riser de perfuração se estende de uma cabeça de poço submarina no fundo do mar para uma plataforma de perfuração na superfície. Um riser típico de perfuração tem um tubo de riser central e uma quantidade de tubos auxiliares ou de linhas. O operador ativa tubo de perfuração, revestimento, e várias ferramentas através do tubo central do riser. As linhas auxiliares são paralelas ao tubo central, espaçadas em torno deste, e tem diâmetros menores. O operador supre fluido hidráulico através de algumas das linhas auxiliares e emprega outras como linhas de restrição e paralisação.
Normalmente, risers de perfuração utilizam a flutuabilidade para reduzir o peso total dos componentes em água. Um tipo de flutuabilidade compreende módulos de material flutuante. Os módulos impulsionam para cima nos acoplamentos do riser enquanto na água devido à flutuabilidade. Enquanto no ar, o peso dos módulos se transfere para os acoplamentos do riser. Os módulos tendem a se mover para cima enquanto na água, e esse movimento é resistente por uma variedade de dispositivos. Os dispositivos podem ser complexos ou usar fricção para resistir ao movimento para cima. Esses dispositivos também incluem colunas de escora que tem entalhes de ajuste.
Descrição da Invenção
Nesta invenção, os flanges de escora superiores e inferiores são portados por pelo menos uma das linhas auxiliares. O flange de escora superior está em uma extremidade superior de um conjunto de módulo de flutuabilidade, e o flange de escora inferior está em uma extremidade inferior do conjunto de módulo de flutuabilidade. Um elo de escora superior se estende entre o flange de escora superior e um flange de suporte superior preso ao tubo de riser central. O elo de escora superior transfere uma força para cima imposta pelo conjunto de módulo de flutuabilidade, enquanto submerso, para o flange de suporte superior. Um elo de escora inferior se estende entre o flange de escora inferior e um flange de suporte inferior do tubo de riser central. O elo de escora inferior transfere uma força para baixo imposta pelo peso do módulo de flutuabilidade, enquanto fora da água, para o flange de suporte inferior.
O flange de escora superior é móvel axialmente em relação à linha auxiliar em que o mesmo é portado de modo que as forças de empuxo para cima aplicadas ao flange de escora superior passem através do elo de escora superior diretamente para o flange de suporte superior, contornando a linha auxiliar em que o flange de escora superior é portado.
Um mecanismo de ajuste ajusta uma distância de um dos flanges de escora para o outro. Na realização preferencial, um conjunto de roscas externas está localizado em pelo menos uma das linhas auxiliares. Uma porca com rosca está engatada com as roscas externas. Um dos elos de escoras está engatado pela porca com rosca de modo a posicionar seletivamente um dos flanges de escora em um ponto selecionado ao longo de um comprimento do conjunto.
Preferencialmente, existem dois dos flanges superiores e dois flanges inferiores, cada um espaçado a 180 graus afastado do outro em relação a um eixo geométrico do tubo de riser central. Na realização preferencial, os elos de escora inferiores e superiores compreendem mangas de escora, cada uma recebendo uma das linhas auxiliares.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista em elevação lateral parcialmente dividida de um conjunto de junta de riser construído em concordância com essa invenção.
A Figura 2 é uma vista isométrica de uma porção superior do conjunto de junta de riser da Figura 1, com os módulos de flutuabilidade removidos.
A Figura 3 é uma vista isométrica de uma porção inferior do conjunto de junta de riser da Figura 1, com os módulos de flutuabilidade removidos.
A Figura 4 é uma vista superior do conjunto de junta de riser da Figura 1, com os módulos de flutuabilidade removidos.
A Figura 5 é uma vista seccional do conjunto de junta de riser da Figura 1, tomada ao longo da linha 5-5 da Figura 1 e com os módulos de flutuabilidade removidos.
Descrição de Realizações da Invenção
Com referência a Figura 1, uma seção de um conjunto de junta de riser 11 é ilustrada. O conjunto de junta de riser 11 é tipicamente de cerca de 1,52 a 27,43 metros em comprimento e é acoplado em uma sequência de risers se estendendo de uma embarcação de perfuração para uma cabeça de poço submarina. O conjunto de junta de riser 11 tem um tubo de riser principal 13, que tem um conector superior 15 em uma extremidade e um conector inferior 17 na outra extremidade. Nesta realização, o conector superior 15 é uma conexão tipo caixa e um conector inferior 17 é uma conexão tipo cavilha para conectar com uma caixa de um conjunto de riser açoplável. Os conectores 15, 17 podem ser membros convencionais e poderíam ser revertidos, se desejado.
Um flange de suporte superior 19 se estende radialmente para fora do conector superior 15. Similarmente, um flange de suporte inferior 21 se estende radialmente para fora do conector inferior 17. Os flanges de suporte 19 e 21 estão localizados em planos paralelos perpendiculares a um eixo geométrico 22 do tubo de riser principal 13.
Diversos tubos auxiliares ou linhas 23 são montadas em torno e paralelas ao tubo de riser principal 13. Cada linha auxiliar 23 é menor em diâmetro que o tubo de riser principal 13 e é paralelo com o eixo geométrico 22. As linhas auxiliares 23 servem a vários propósitos, como em linhas de ataque e descarga e linhas de suprimento de fluido hidráulico. Tipicamente, as linhas auxiliares 23 servindo como linhas de ataque e descarga são maiores em diâmetro do que aquelas servindo como linhas de suprimento de fluido hidráulico, mas isso não é essencial.
Cada linha auxiliar 23 tem um conector de caixa ou de acoplamento 25 em uma extremidade e um conector de pino ou de acoplamento 26 na extremidade oposta para conexão com as linhas auxiliares 23 dos conjuntos de junta de riser adjacente. Nesse exemplo, acoplamento de caixa 25 está na extremidade superior e o acoplamento de pino 26 na extremidade inferior, mas que podería ser revertido. Os tipos dé acoplamentos 25, 26 podem variar. O acoplamento superior 25 de cada linha auxiliar 23 desliza em uma ranhura 27 (Figura 2) formada no flange de suporte superior 19. O acoplamento inferior 25 passa através de um orifício formado no flange de suporte inferior 21. As linhas auxiliares 23 e os acoplamentos 25, 26 são afixados de uma maneira convencional a um conjunto de junta de riser 11 de modo que eles estejam fixos axialmente a flanges de suporte inferiores e superiores 19, 21. Quaisquer forças para cima impostas nas linhas auxiliares 23 transferem para o flange de suporte superior 19 e quaisquer forças para baixo em linhas auxiliares 23 se transferem para o flange de suporte inferior 21.
Uma manga de escora superior 29 está localizada pelo menos em duas das linhas auxiliares 23. Cada manga de escora superior 29 é um membro tubular com uma extremidade superior que fica em contiguidade ao lado inferior do flange de suporte superior 19. O diâmetro interno de cada manga de escora superior 29 é grande o suficiente para deslizar através do acoplamento de pino 26 antes que o mesmo seja inserido em um orifício no flange de suporte inferior 21, mas não grande o suficiente para deslizar através do acoplamento de caixa 25. Cada manga de escora superior 29 tem um flange 31 que se estende radialmente para fora deste. O flange 31 está localizado na extremidade inferior de cada manga de escora superior 29 nesse exemplo.
Também, nessa realização, as duas mangas de escora superiores 29 estão localizadas nas linhas auxiliares 23 que são afastadas 180° de cada outra em relação ao eixo geométrico 22. Também, as mangas de escora superiores 29 estão localizadas nas linhas auxiliares 23 que são maiores em diâmetro e servem como linhas de restrição e paralisação, mas isso não é necessário.
Este podería ser localizado nas linhas auxiliares menores 23. Nessa realização, cada manga de escora superior 29 é axialmente deslizável em sua linha auxiliar 23, de modo que quaisquer forças direcionadas para cima aplicadas ao seu flange 31 seriam transmitidas para o flange de suporte superior 19 e o conector superior 15, e não para sua linha auxiliar 23.
Uma manga de escora inferior 33 está localizada em uma porção inferior de pelo menos duas das linhas auxiliares 23. Nessa realização, cada manga de escora inferior 33 está em uma das linhas auxiliares 23 que também contém uma das mangas de escora superiores 29. Cada manga de escora inferior 33 é também um membro tubular que desliza sobre o acoplamento de pino 26 de uma das linhas auxiliares 23 antes que o acoplamento de pino 26 seja inserido em um orifício no flange de suporte inferior 21. Cada manga de escora inferior 33 tem um flange 35 em sua extremidade superior que se estende radialmente para fora da manga de escora inferior 33. As mangas de escora inferiores 33 estão também localizadas nas linhas auxiliares 23 que estão separadas 180° de cada outra. No entanto, as mangas de escora inferiores 33 não têm que estar nas mesmas linhas auxiliares 23 das mangas de escora superiores 29.
As posições tanto das mangas de escora inferiores e quanto das superiores 31, 33 ou ambas são ajustáveis. Nessa realização, as mangas de escora inferiores 33 são ajustáveis de modo a posicionar seus flanges 35 em uma distância selecionada dos flanges 31 das mangas de escora superiores 29. Isso é manejado fornecendo a cada manga de escora inferior 33 uma porca de parafuso 37, que é integralmente presa ou soldada na extremidade inferior de cada manga de escora inferior 33. Porcas 37 engrenam roscas 39 que são formadas nas porções inferiores de linhas auxiliares 23. Girando cada manga de escora inferior 33 em uma direção irá mover os flanges 35 para cima; girando as mangas de escora inferiores 33 na outra direção irá avançar as porcas 37 para baixo das roscas 39 e mover os flanges 35 para baixo. Um parafuso de pressão (não mostrado) é empregado para prender cada porca de parafuso 37 quando seu flange 35 está na posição desejada.
Inúmeras seções de módulo flutuante (conjunto de módulo de flutuabilidade) 41 são montadas entre o flange da manga de escora superior 31 e um flange da manga de escora inferior 35 para adicionar flutuabilidade ao conjunto de junta de riser 11. As seções de módulo 41 podem ser formadas de um material convencional usado para este propósito, como uma espuma contendo grânulos. Seções de módulo 41 são montadas de extremidade a extremidade ao longo do comprimento de conjunto de junta de riser 11. Cada seção do módulo 41 compreende dois membros semi-cilíndricos que se encaixa a cada outro em torno do conjunto de junta de riser 11 e fornece uma configuração exterior cilíndrica. Cada metade de cada seção do módulo 41 tem reentrâncias internas formadas para se ajustar em torno do tubo de riser principal 13 e as várias linhas auxiliares 23. Faixas ou correias 47 são empregadas em torno dos seus lados exteriores para prender as duas metades de cada seção do módulo de membro flutuante 41 juntas. A extremidade superior da seção do módulo superior 41 irá estar no flange da manga de escora superior 31. O flange da manga de escora inferior 35 irá ser ajustado para estar em contato com a extremidade inferior da seção do módulo inferior 41.
Inúmeras abraçadeiras 43 (Figura 2) podem ser espaçadas ao longo do comprimento do conjunto de junta de riser 11 para prender as linhas auxiliares 23 para o tubo de riser principal 13. Conforme mostrado na Figura 5, cada abraçadeira 43 compreende dois pedaços 43a e 43b que são fixadas juntas em torno do tubo de riser principal 13. Quando montadas, cada abraçadeira 43 define raios 44 que se estendem radialmente para fora em relação ao eixo geométrico 22 para receber as linhas auxiliares 23. Coberturas
45 prendem raios de abraçadeira 44 em torno das linhas auxiliares 23. Seções de módulo flutuante 41 têm reentrâncias internas para receber e encerrar as abraçadeiras 43.
A Figura 2 ilustra uma das abraçadeiras 43 em contiguidade com o lado inferior do flange da manga de escora superior 31. Uma porção da extremidade superior da seção do módulo flutuante superior 41 (Figura 2) irá estar em posição limítrofe do lado inferior desta abraçadeira superior 43.
Seções de módulo flutuante 41 são montadas em um conjunto de junta de riser 11 colocando as metades de cada módulo em torno tubo de riser principal 13 e travando-as juntas com as faixas 47. As extremidades de cada seção do módulo 41 irão estar em posição limítrofe das extremidades das seções de módulo adjacentes 41 acima e/ou abaixo. Uma vez montadas, as mangas de escora inferiores 33 são ajustadas de modo que seus flanges 35 estejam em posição limítrofe com a extremidade inferior da seção do módulo flutuante inferior 41.
Em operação, quando o conjunto de junta de riser 11 está fora da água, o peso de cada seção do módulo flutuante 41 transfere para a próxima seção do módulo inferior 41 devido a suas pontas encostada uma na outra.
Uma seção do módulo inferior 41 transfere o peso cumulativo para os flanges da manga de escora inferior 35, que servem como um elo de escora para transferir o peso cumulativo para linhas auxiliares 23 e para o flange de suporte inferior 21 e o tubo de riser principal 13. Conforme o conjunto de junta de riser 11 é baixado na água, uma força flutuante irá ser exercida pelas seções de módulo flutuante 41. As forças flutuantes passam pelos módulos 41 devido a suas pontas encostadas umas nas outras e para os flanges da manga de escora superiores 31. Os flanges da manga de escora superiores 31 transferem as forças através da manga de escora superior 29, que serve como um elo de escora superior, para o flange de suporte superior 19 e o conector superior 15.
Embora a invenção tenha sido mostrada em apenas uma de suas formas, deve ser aparente a um técnico no assunto que a mesma não é limitadora, mas suscetível a várias alterações sem que se afaste do escopo da presente invenção.