BRPI1101185A2 - aparelho para proporcionar acoplamento elétrico entre dois componentes de um sistema de poço e método para fornecer um acoplamento elétrico - Google Patents
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Abstract
APARELHO PARA PROPORCIONAR ACOPLAMENTO ELéTRICO ENTRE DOIS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE POçO E MéTODO PARA FORNECER UM ACOPLAMENTO ELéTRICO. Um aparelho para fornecer o acoplamento elétrico entre dois componentes de um sistema é assim proposto. O aparelho inclui um primeiro componente disposto em torno de um furo de poço e configurado para hospedar as conexões elétricas. Um segundo componente é disposto de forma concêntrica em torno do primeiro componente e configurado para acoplamento de energia com o primeiro componente. A primeira unidade de acoplamento de energia é descartada no primeiro componente e configurada para hospedar um ou mais transceptores e ressonadores. Uma segunda unidade de acoplamento de energia é eliminada no segundo componente e configurado para hospedar um ou mais transceptores e ressonadores. Os transceptores e ressonadores nas primeira e segunda unidades de acoplamento de energia são configurados para transferir energia de uma forma sem contato.
Description
"APARELHO PARA PROPORCIONAR ACOPLAMENTO ELÉTRICO ENTRE DOIS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE POÇO E MÉTODO PARA FORNECER UM ACOPLAMENTO ELÉTRICO" Antecedentes
A invenção relaciona-se geralmente aos sistemas de acoplamento e, em particular, aos sistemas de acoplamento elétrico para aplicações submarinas.
Em submarinos ou outros procedimentos de perfuração de poços submarinos, como aqueles utilizados na indústria de petróleo e gás, os elementos concêntricos de cabeça de poço são usados e geralmente incluem uma carcaça de cabeça de árvore e um suspensor do tubo de produção para suportar conexões elétricas dentro de um espaço anular entre o furo do poço e a cabeça da árvore. As abordagens tradicionais de instalação incluem precisamente o alinhamento das conexões do suspensor do tubo de produção para a cabeça da árvore. O alinhamento é difícil de conseguir em ambientes submarinos, particularmente em águas profundas e em situações em que o furo do poço é desviado de uma posição vertical para maximizar a penetração de reservatório em uma estrutura de mancai de hidrocarbonetos. Ainda, as abordagens convencionais de instalação, envolvem o uso de mergulhadores ou veículos operados remotamente para efetuar a conexão física necessária para conexões mecânicas de contatos elétricos entre o suspensor do tubo de produção e as cabeças de árvore e poços.
Embora as conexões parceiras molhadas entre cabeças de poço são normalmente realizadas em condições submarinas, há uma necessidade de soluções que incorporem acopladores elétricos para a transferência de energia sem contato que não requerem um alinhamento preciso, que resistirá às pressões de operação mais altas, e não exigirão um veículo operado por controle remoto ou o mergulhador para o acoplamento. Breve Descrição
Resumidamente, é proposto um aparelho para fornecer um acoplamento elétrico entre dois componentes de um sistema de poço. O aparelho inclui um primeiro componente disposto em torno de um furo de poço e configurado para hospedar as conexões elétricas.
Um segundo componente é disposto de forma concêntrica em torno do primeiro componente e configurado para acoplamento de energia com o primeiro componente. A primeira unidade de acoplamento de energia é descartada no primeiro componente e configurada para hospedar um ou mais transceptores e ressonadores. Uma segunda unidade de acoplamento de energia disposta sobre o segundo componente e configurado para hospedar um ou mais transceptores e ressonadores. Os transceptores e ressonadores nas primeira e segunda unidades de acoplamento de energia são configurados para transferir energia de uma forma sem contato.
Em outra modalidade, um método para fornecer o acoplamento elétrico é fornecido. O método inclui a instalação de pelo menos dois componentes de um sistema de cabeça de poço, cada componente compreendendo uma unidade de acoplamento de energia, incluindo um transceptor situado dentro de um elemento de isolamento de pressão. O método ainda inclui o posicionamento de um primeiro componente concêntrico dentro de um segundo componente e o alinhamento da unidade de acoplamento de energia do primeiro componente com a unidade de acoplamento de energia do segundo componente para permitir a energia elétrica e comunicações de sinal automaticamente em ambos os sentidos de uma forma sem contato entre os transceptores das unidades de acoplamento de energia do primeiro e segundo componentes.
Desenhos
Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos que acompanham, em que, os caracteres semelhantes representam as partes ao longo dos desenhos, em que:
A Figura 1 ilustra um sistema de perfuração submarina de acordo com uma modalidade da invenção,
A Figura 2 ilustra uma vista transversal dos componentes concêntricos dentro de um sistema de cabeça de poço,
A Figura 3 ilustra uma vista detalhada do acoplamento de energia de acordo com uma modalidade da invenção,
A Figura 4 ilustra um arranjo alternativo de acoplamento de energia de acordo com uma modalidade da invenção, e
A Figura 5 ilustra um método exemplar de criação de um acoplamento de energia sem contato entre pelo menos dois componentes concêntricos em um sistema de cabeça de poço.
Descrição Detalhada.
A Figurai ilustra um sistema de perfuração submarina de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema de perfuração submarina 10 inclui diversos sistemas e subsistemas interligados subaquáticos e sistemas em terra. Os sistemas submarinos de produção podem incluir vários poços satélites com linhas de fluxo acopladas a, por exemplo, uma unidade de distribuição submarina 12 que por sua vez é acoplada a uma estação de controle mestre 14, que está hospedado, por exemplo, em uma embarcação de perfuração flutuante ou plataforma de petróleo flutuante.
Os sistemas de cabeça de poço 16, 24, 26 na superfície de cada poço satélite no fundo do mar fornecem a estrutura e interface contendo pressão para a perfuração e equipamentos de produção. Cada sistema de cabeça de poço normalmente apresenta um módulo de controle submarino / módulo eletrônico 18. A unidade de distribuição submarina 12 é configurada para controlar as linhas de fluxo entre cada poço satélite e assim a estação de controle mestre 14. A estação de trabalho por controle remoto 20 inclui, em uma modalidade, veículos com controle remoto para auxiliar na perfuração e produção.
Os componentes concêntricos, como os furos de poço,
suspensores do tubo de produção, e as cabeças de árvore estão dispostos abaixo de cada sistema de cabeça de poço 24. Durante a produção, o petróleo e gás é transportado por baixo do leito do mar através de um furo de poço em alta pressão e temperatura. A principal função do sistema de cabeça de poço é controlar o fluxo de petróleo e / ou gás para dentro, ou para fora do poço. O sistema de cabeça de poço pode ainda oferece recursos adicionais, como portas para injetar substâncias químicas, elementos de intervenção de poço para conexões parceiras secas e molhadas, os elementos de alívio de pressão, como aberturas anulares, sensores para monitoramento da árvore e poço também para parâmetros como pressão, temperatura, corrosão, erosão, a detecção de areia, a vazão, a composição do fluxo, válvula de estrangulamento e resposta de posição, e pontos de conexão para dispositivos como pressão de furo baixo e transdutores de temperatura.
A Figura 2 ilustra uma vista transversal dos componentes concêntricos dentro de um sistema de cabeça de poço. O numerai de referência 36 ilustra uma parte do primeiro componente 38 mostrado para fins de exemplo, que compreende um suspensor do tubo de produção que é concentricamente disposto dentro de um segundo componente 40 mostrado para fins de exemplo, compreendendo uma cabeça de árvore. Além disso, para fins de exemplo, a Figura 2 mostra uma parte do suspensor do tubo de produção 38 onde as conexões elétricas 42 são batidas do furo do poço 44 na cabeça da árvore 40. Um sistema de acoplamento de energia 46 compreende pelo menos uma primeira unidade de acoplamento de energia 48 eliminada no primeiro componente 38 e uma segunda unidade de acoplamento de energia 50 eliminados no segundo componente 40. Como discutido anteriormente, as conexões elétricas acopladas a primeira unidade de acoplamento de energia podem ser provenientes de dispositivos, tais como pressão de furo baixo e transdutores de temperatura no interior do furo do poço.
Um flange de conexão 49 é acoplado à cabeça da árvore e configurado para fornecer uma conexão parceira seca 51 para facilitar o acoplamento elétrico com o módulo de controle / módulos eletrônicos na cabeça do poço.
A Figura 3 ilustra uma vista detalhada de um sistema de acoplamento de energia de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema de acoplamento de energia 56 compreende uma primeira unidade de acoplamento de energia 58 eliminada no primeiro componente (38, como citado na Figura 1) e inclui a cavidade 76 configurada para receber pelo menos um transmissor e um ressonador 60. Uma segunda unidade de acoplamento de energia 62 é eliminada no segundo componente (40, como citado na Figura 1) e inclui a cavidade 78 configurada para receber pelo menos um transceptor 64 e o ressonador 66. Uma carcaça de pressão 68 configurada como um elemento de isolamento de pressão na modalidade da Figura 3 inclui as vedações 70, 73 e tampa de isolamento de pressão 80 para isolar a alta pressão dentro do ambiente do furo do poço e à primeira unidade de acoplamento de energia 58. Da mesma forma, as vedações 72 e 74 e a tampa de isolamento de pressão 82 estão dispostas ao redor da carcaça de pressão 69 para isolar a alta pressão dentro do ambiente do furo do poço e da segunda unidade de acoplamento de energia 62. Exemplos não Iimitantes de pressão do material da tampa de isolamento incluem materiais não magnéticos, materiais isolantes e materiais não porosos.
Os transceptores 60 e 64 podem ser configurados para transferir energia de uma forma sem contato. A transferência de energia sem contato pode ser bidirecional. Em uma modalidade, o transceptor 60 recebe sinais de dispositivos de orifício baixo no furo do poço e transfere os sinais de um modo sem contato para o transceptor 64 através do ressonador 66. O transceptor 64 por sua vez é acoplado ao módulo de controle 14 (Figura 1) através de uma conexão parceira seca. A primeira e segunda unidades de acoplamento de energia são substancialmente alinhadas para a transferência de energia sem contato mais eficiente. Entretanto, na modalidade atualmente prevista, desvios, como até vários milímetros lateralmente e / ou vários graus radialmente, são mais toleráveis do que em modalidades convencionais.
A Figura 4 ilustra um arranjo alternativo de acoplamento de energia de acordo com uma modalidade da invenção. Na modalidade ilustrada, a carcaça de pressão e tampa de isolamento de pressão tem maior espessura em relação ao sistema de acoplamento de energia na Figura 3. Pode-se notar que o~isolamento melhorado de pressão é útil· para ambientes de alta~pressão dentro do furo do poço. O sistema de acoplamento de energia 90 ilustra uma primeira unidade de acoplamento de energia 92 tendo uma projeção 96 para receber o conexões elétricas acoplando o transceptor 60. A segunda unidade de acoplamento de energia 94 inclui uma espessura maior de carcaça de pressão 95 com tampa de isolamento de pressão 96.
A Figura 5 ilustra um método exemplar de criação de um acoplamento de energia sem contato entre pelo menos dois componentes concêntricos em um sistema de cabeça de poço. O método 100 inclui a instalação de pelo menos dois componentes em torno do furo de poço na etapa 102. O primeiro componente é instalado em torno de um segundo componente na etapa 104. Para efeitos de exemplo, o primeiro componente pode incluir um suspensor de tubos de produção e o segundo componente pode incluir uma cabeça de árvore. As cavidades são fornecidas no primeiro e segundo componentes na etapa 106. Os transceptores e ressonadores estão dispostos no interior das cavidades na etapa 108. A primeira e segunda unidades de acoplamento de energia compreendendo os transceptores e ressonadores são alinhadas entre si na etapa 110. A energia é transferida entre a primeira e segunda unidades de acoplamento de energia na etapa 112. O acoplamento sem contato é estabelecido entre dispositivos de orifícios de baixo e o módulo de controle na etapa 114.
Apesar de apenas certos recursos da invenção terem sido descritos e ilustrados aqui, muitas modificações e alterações ocorrerão para os elementos versados na técnica. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações acrescentadas são destinadas a cobrir todas essas modificações e alterações que se enquadrem no verdadeiro espírito da invenção.
Claims (9)
1. APARELHO PARA PROPORCIONAR ACOPLAMENTO ELÉTRICO ENTRE DOIS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE POÇO, sendo que o aparelho compreende: um primeiro componente (38) disposto em torno de um furo de poço (44) e configurado para hospedar as conexões elétricas, um segundo elemento (40) disposto concentricamente acima do primeiro componente (38) e configurado para o acoplamento de energia com o primeiro componente, uma primeira unidade de acoplamento de energia (48) disposta no primeiro componente e configurada para hospedar um ou mais transceptores e ressonadores, uma segunda unidade de acoplamento de energia (50) disposta sobre o segundo componente e configurada para hospedar um ou mais transceptores (60, 64) e ressonadores (66), sendo que os transceptores e ressonadores na primeira e segunda unidades de acoplamento de energia são configurados para transferir energia de uma forma sem contato.
2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, sendo que os transceptores (60, 64) e ressonadores (66) na primeira e segunda unidades de acoplamento de energia são configurados para transferir a energia bidirecional.
3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, onde a primeira unidade de acoplamento de energia (48) é alinhada com a segunda unidade de acoplamento de energia (50).
4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, onde a primeira e a segunda unidades de acoplamento de energia compreende as cavidades (76, 78) para hospedar os transceptores e os ressonadores.
5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 4, onde as cavidades são vedadas por meio de tampas de isolamento de pressão (80, 82).
6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, onde a segunda unidade de acoplamento de energia (50) é acoplada a uma pluralidade de sensores e dispositivos eléctricos hospedados dentro do primeiro componente (48).
7. MÉTODO PARA FORNECER UM ACOPLAMENTO ELÉTRICO compreendendo: a instalação de pelo menos dois componentes de um sistema de cabeça de poço, cada componente compreendendo uma unidade de acoplamento de energia (56) incluindo um transceptor (60) situado dentro de um elemento de isolamento de pressão, posicionamento de um primeiro componente (38) concêntrico dentro de um segundo componente (40), alinhamento da unidade de acoplamento de energia do primeiro componente com a unidade de acoplamento de energia do segundo componente para permitir a energia elétrica e comunicações sinal automaticamente em ambos os sentidos de uma forma sem contato entre os transceptores das unidades de acoplamento de energia do primeiro e segundo componentes.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, e m que o primeiro componente inclui um suspensor de tubo de produção e o segundo componente compreende uma cabeça de árvore.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, que compreende ainda a disposição de pelo menos um ressonador (66) entre os transceptores (60, 64) das unidades de acoplamento de energia do primeiro e segundo componentes.
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