BRPI1101603A2

BRPI1101603A2 - dispositivo submarino, módulo de controle e conjunto de preventores

Info

Publication number: BRPI1101603A2
Application number: BRPI1101603-5A
Authority: BR
Inventors: Hardev Singh; Dat Nguyen; David Dietz Jr; Luiz Melendez
Original assignee: Hydril Usa Mfg Llc
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-10-02
Also published as: EP2383427A3; SG195600A1; AU2011201784A1; US20110266002A1; EP2383427A2

Abstract

DISPOSITIVO SUBMARINO, MóDULO DE CONTROLE E CONJUNTO DE PREVENTORES. Um dispositivo submarino está configurado para controlar um poço submarino. O dispositivo submarino inclui um quadro, um preventor ligado ao quadro e configurado para fechar um furo que se comunica com fluidez com o poço submarino, uma linha de fornecimento de pressão ligada ao quadro e configurada para fornecer um liquido sob alta pressão, e um módulo de controle ligado ao quadro e configurado para receber o fluido a partir da linha de fornecimento de pressão. O módulo de controle inclui uma parte fixa e uma parte removível. A parte fixa tem um manifold de válvula que abriga uma válvula hidráulica ativada. A seção removível está configurada para anexar de modo removível á parte fixa e inclui uma válvula eletricamente ativada. A válvula hidráulica ativada da parte fixa está configurada para ser acionada pela válvula eletricamente ativada quando a seção removível for acoplada à parte fixa.

Description

"DISPOSITIVO SUBMARINO, MÓDULO DE CONTROLE E CONJUNTO DE

PREVENTORES" Referência Cruzada Para Pedidos Relacionados

Este pedido reivindica prioridade e benefício do pedido provisório 5 de patentes n° 61/329, 883, depositado em 30 de abril de 2010, por" Subsea Control Module with Removable Section and Method", todo o conteúdo está incorporado aqui por referência.

Antecedentes Campo Técnico

10 As modalidades da matéria divulgada aqui, dizem respeito geral-

mente a métodos e sistemas e, mais particularmenteraos mecanismos e técni- cas para a remoção e/oujsubstituição de uma seção de um módulo de controle submarino.

Discussão Dos Antecedentes

15 O petróleo submarino e exploração de gás torna-se mais difícil à

medida que aumenta a profundidade de exploração. Os dispositivos complexos são eliminados no fundo do oceano para extrair o petróleo e para a segurança do equipamento de petróleo e do meio ambiente. Estes dispositivos têm de su- portar, entre outras coisas, altas pressões (de 3.000 a 60.000 psi (200 a 4000 20 bar) ou mais) e condições altamente corrosivas. Embora sejam tomadas pre- cauções na construção desses dispositivos, as partes dos componentes destes dispositivos se desgastam com o tempo e precisam ser substituídas.

Como essas partes são dispostas no fundo do mar (por vezes mais de 2000 m abaixo do nível do mar) e algumas vezes são fornecidas den- 25 tro de componentes maiores, o acesso a elas pode ser problemático. Por e- xemplo, a Figura 1 ilustra um conjunto inferior de preventores ("conjunto BOP inferior") 10 que pode ser rigidamente conectado a uma cabeça de poço 12 sobre o fundo do mar 14, enquanto um LMRP 16 é eliminados de modo recu- perável após uma extremidade distai de um ríser submarino 18, estendendo-se a partir de um navio-sonda 20 ou qualquer outro tipo de plataforma de perfura- ção da superfície ou navio. Como tal, o LMRP 16 pode incluir um stinger 22 em sua extremidade distai configurado para envolver um recipiente 24 localizado 5 em uma extremidade proximal do conjunto BOP inferior 10.

Nas configurações típicas, o conjunto BOP inferior 10 pode ser rigidamente fixado no topo da cabeça de poço submarino 12 e pode incluir (en- tre outros dispositivos), uma pluralidade de preventores de gaveta 26 úteis no controle do poço conforme ele é perfurado e completado. O ríser flexível pro- 10 porciona um conduto através do qual as ferramentas de perfuração e os fluidos podem ser implantados e recuperados do furo do poço submarino. Normalmen- te, o LMRP 16 pode incluir (entre outras coisas) um ou mais preventores de gaveta 28 em sua extremidade distai, um preventor anular 30 em sua extremi- dade superior, e um pod multiplexador (na realidade dois, que são referidos na

15 indústria como pods azul e amarelo) 32.

Quando for desejado, os preventores de gaveta de LMRP 16 e o conjunto BOP inferior 10 pode ser fechado e o LMRP 16 pode ser separado do conjunto BOP inferior 10 e recuperado para a superfície, deixando o conjunto BOP inferior 10 no topo da cabeça do poço. Assim, por exemplo, pode ser ne- 20 cessário para recuperar o LMRP 16 da pilha da cabeça de poço em momentos de mau tempo ou quando o trabalho em uma cabeça de poço particular, deva

ser temporariamente interrompido.

Além disso, quando uma parte do LMRP 16 falhar, o LMRP 16 todo poderá precisar ser levantado no navio 20 para reparos e/ou manutenção. 25 Uma parte desta forma que podem necessitar de manutenção ao longo do tempo é o pod MUX 32. Um sistema convencional de pod MUX 40, é mostrado na Figura 2 e pode fornecer entre 50 e 100 funções diferentes para o conjunto BOP inferior e/ou o LMRP e essas funções podem ser iniciadas e/ou controla- das a partir de ou através do LMRP.

O pod MUX 40 é fixamente conectado a uma armação (não mos- trada) do LMRP e pode incluir válvulas hidraulicamente ativadas 50 (chamadas na técnica de válvulas de subplacas montadas (SPM)) e válvulas solenoides 52, 5 que são conectadas fluidamente às válvulas hidráulicas ativadas 50. As válvu- las solenoides 52 são fornecidas em uma seção eletrônica 54 são projetadas para serem acionadas, enviando um sinal elétrico de uma placa de controle eletrônico (não mostrada). Cada válvula solenoide 52 é configurada para ativar uma válvula hidráulica ativada 50 correspondente. O pod MUX 40 pode incluir 10 sensores de pressão 56 também montados na seção eletrônica 54. As válvulas hidráulicas ativadas 50 são fornecidas em uma seção hidráulica 58 e estão fi- xamente ligadas ao pod MUX 40 (ou seja, um veículo ROV não pode removê- los quando o mesmo é descartado no fundo do mar).

Em instalações típicas de preventores submarinos, os ca- 15. bos(elétricos) multiplexados ("MUX ") e/ou linhas (hidráulicas), transportam os sinais de controle (através do pod MUX e a cunha defletora pod) para os dispo- sitivos LMRP 16 e conjunto BOP inferior 10 para que as tarefas especificadas, possam ser controladas da superfície. Uma vez que os sinais de controle são recebidos, as válvulas de controle submarinos são ativadas e (na maioria dos 20 casos) , tubulações hidráulicas de alta pressão são direcionadas para realizar as tarefas especificadas. Assim, um sinal multiplexado elétrico ou hidráulico pode operar uma pluralidade de válvulas de "baixa pressão" para acionar as válvulas maiores para comunicar os circuitos hidráulicos de alta pressão com os dispositivos operacionais diferentes da pilha da cabeça do poço. 25 Uma ponte entre o LMRP 16 e o conjunto BOP inferior 10 é for-

mado, que corresponde as múltiplas funções do LMRP 16 ao conjunto BOP inferior 10, por exemplo, conecta-se com fluidez as válvulas SMP 50 do pod MUX fornecido no LMRP para componentes dedicados no conjunto BOP ou o LMRP. O sistema pod MUX é usado, além de estrangular e matar as conexões de linha (não mostrado) ou linhas que garantam o suprimento de pressão, por exemplo, a função de cisalhamento dos BOPs.

A ponte é mostrada na Figura 3 e pode incluir uma cunha delfeto- 5 ra pod 42 configurada para acoplar um receptor 44 no conjunto BOR A cunha defletora pod 42 tem muitos orifícios (não mostrado), dependendo do número de funções oferecidas, que oferecem vários sinais hidráulicos e/ou elétricos do LMRP 16 ao conjunto BOP inferior 10. No entanto, nota-se que a cunha delfle- tora pod 42 foi concebida com um determinado número de funções (orifícios) e 10 depois de ser implantado, o sistema do pod MUX não pode ser modificado para lidar com mais funções.

Exemplos de linhas de comunicação de ponte entre LMRPs e conjuntos BOP inferiores através de componentes de alimentação incluem, mas não estão limitados a, linhas hidráulicas de "choke", linhas hidráulicas de 15 "kiir, linhas de controle hidráulico muItiρIexado, linhas de controle elétrico mul- tiplexado, linhas de energia elétrica, linhas de energia hidráulica, linhas de e- nergia mecânica, linhas de controle mecânico, linhas de controle elétrico e li- nhas de sensor. Em certas modalidades, os componentes de alimentação de pilha de cabeça de poço submarina incluem, pelo menos, uma ligação pod 20 MUX em que uma pluralidade de sinais de controle hidráulico são agrupados e transmitidos entre o LMRP16 e o conjunto BOP inferior 10, em um componente único de alimentação de monobloco como mostrado, por exemplo, na Figura 3.

Em pods MUX convencionais, quando uma ou mais das válvulas solenoides 52 ou qualquer um dos diferentes instrumentos e outros componen- 25 tes necessitam de serviços ou de substituição, o que acontece de tempos em tempos, a o pod MUX 40 todo tem de ser trazido à superfície. No entanto, co- mo o pod MUX 40 é preso ao LMRP, é necessário que o LMRP todo seja trazi- do para a superfície para reparo. Esta operação interrompe o funcionamento do poço, e a perfuração ou de exploração de petróleo tem que ser interrompidas, o que envolve perdas de produção. Além disso, o tamanho e o peso do pod MUX 40 e o LMRP são grandes (às vezes na faixa de dezenas a centenas de tone- ladas), o que torna o processo de recuperação não apenas demorado, mas 5 perigoso.

Uma abordagem para limitar a interrupção da extração de petró- leo tem sido apresentado na Patente EUA n°. 7.216.714 para G. Reynolds, toda a divulgação está incorporada aqui por referência. A Patente EUA n° 7.216.714 usa um módulo de controle 60 (mostrado na Figura 4, que corresponde à Figu- 10 ra 5 da Patente EUA n° 7.216.714), que combina uma válvula piloto (válvula solenoide) 62 com uma válvula acionada hidraulicamente 64, ambas dispostas em uma caixa única 66. O módulo de controle 60 tem um conector 68 que se conecta a um receptor 70 que é fixamente conectado ao conjunto BOP Assim, quando a válvula piloto 62 falhar, todo o módulo de controle 60 pode ser desta- 15 cado do receptor 70 e trazido para a superfície para a reparação pelo uso de um veículo submarino de controle remoto (ROV). Desta forma, o conjunto BOP permanece na cabeça do poço. Este processo minimiza o tempo de parada do equipamento de petróleo.

No entanto, este processo ainda é pesado já que a válvula de a- 20 cionamento hidráulico e da válvula solenoide precisam ser removidas e trazidas para a superfície. Uma vez lá, o módulo de controle 60 tem de ser desmontado e somente a parte defeituosa deve ser substituída por uma nova parte. No en- tanto, o peso e o tamanho do módulo de controle pode ser significativo, impon- do exigências consideráveis de potência sobre o veículo ROV. Outra desvanta- 25 gem dos dispositivos existentes é que na maioria das vezes não há necessida- de de trazer à superfície as válvulas SPM já que estas válvulas são mais confi- áveis do que as válvulas eletroidráulicas. Assim, seria desejável fornecer sis- temas e métodos que sejam mais rápidos e mais simples do que os elementos das abordagens acima descritas.

Descrição Resumida De acordo com uma modalidade exemplar, há um dispositivo de submarinos que é configurado para controlar um poço submarino. O dispositivo submarino inclui um quadro, um preventor ligado ao quadro e configurado para fechar um furo que se comunica com fluidez com o poço submarino, uma linha de fornecimento de pressão conectada ao quadro e configurada para fornecer um fluido sob pressão, um módulo de controle ligado ao quadro e configurado para receber o fluido a partir da linha de abastecimento de pressão e controlar a distribuição do líquido para várias funções, o módulo de controle incluindo uma parte fixa e uma seção removível. A parte fixa tem um manifold de válvula que abriga uma válvula hidráulica ativada e a seção removível está configurada para destacavelmente anexar à parte fixa e inclui uma válvula eletricamente ativada. A válvula hidráulica ativada da parte fixa é configurada para ser acio- nada pela válvula eletricamente ativada quando a seção removível for acoplada à parte fixa.

De acordo com outra modalidade exemplar, há um módulo de controle configurado para controlar vários elementos de um dispositivo subma- rino ligado a um poço submarino. O módulo de controle inclui uma parte fixa fixada a um quadro do dispositivo submarino, a parte fixa tendo um manifold de válvula que inclui uma válvula hidráulica ativada, e uma seção removível sendo configurada para ser removivelmente fixada à parte fixa e incluindo uma válvula eletricamente ativada . A parte fixa é configurada para receber um fluido sob pressão de uma linha de fornecimento de pressão e distribuir o fluido sob pres- são com a válvula hidráulica ativada e a válvula elétrica ativada. A válvula hi- dráulica ativada da parte fixa é configurada para ser acionada pela válvula ele- tricamente ativada quando a seção removível for acoplada à parte fixa. A seção removível é configurada para receber sinais elétricos para controlar a válvula eletricamente ativada.

De acordo com ainda outra modalidade exemplar, não existe um método para a montagem de um módulo de controle que tenha uma parte fixa e uma seção removível. O método inclui a fixação do módulo de controle a um quadro, permitindo a conexão da parte fixa do módulo de controle para uma linha de fornecimento de pressão para a recepção de um fluido sob pressão, fornecendo um manifold de válvula que abriga uma válvula hidráulica ativada na parte fixa; destacavelmente anexando a seção removível do módulo de con- trole para a parte fixa; fluidamente conectando uma válvula eletricamente ativa- da da seção removível para a válvula hidráulica ativada de modo que a válvula elétrica ativada controla a válvula hidráulica ativada, e eletricamente conectan- do a válvula elétrica ativada para um sistema de controle.

De acordo com ainda outra modalidade exemplar, há um conjunto de BOP submarino que está configurado para controlar um poço submarino. O conjunto inclui um quadro; vários preventores ligados ao quadro e configurados para fechar um furo que se comunica com fluidez com o poço submarino, uma linha de fornecimento de pressão conectada ao quadro e configurada para for- necer um fluido sob pressão, um módulo de controle ligado ao quadro e confi- gurado para receber o fluido a partir da linha de fornecimento de pressão e pa- ra distribuir o líquido para controlar diversas funções do aparelho submarino, o módulo de controle, incluindo uma parte fixa e uma seção removível; a parte fixa tendo uma variedade de válvulas que abriga uma válvula hidráulica ativada, e a seção removível sendo configurada para destacavelmente anexar à parte fixa e incluindo uma válvula elétrica ativada. A válvula hidráulica ativada da par- te fixa é configurada para ser acionada pela válvula eletricamente ativada quando a seção removível for acoplada à parte fixa.

Breve Descrição Dos Desenhos Os desenhos que acompanham, que são incorporados e constitu- 8

em uma parte da especificação, ilustram uma ou mais modalidades e, junta- mente com a descrição, explicam essas modalidades. Nos desenhos:

A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma sonda marítima convencional;

A Figura 2 apresenta um diagrama esquemático de um pod MUX;

A Figura 3 é um diagrama esquemático de uma conexão de ali- mentação de um pod MUX preso a uma estrutura submarina;

A Figura 4 é o esquema de um módulo de controle convencional, que inclui tanto as válvulas hidráulicas como as solenoides recuperáveis; A Figura 5 é um diagrama esquemático de um conjunto BOP com

um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 6 é um diagrama esquemático de um LMRP tendo um

pod MUX;

A Figura 7 é um diagrama esquemático de um módulo de controle que tem uma seção removível de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 8 é um diagrama esquemático de uma seção removível de um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 9 é um diagrama esquemático de um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar; A Figura 10 é um diagrama esquemático de um módulo de contro-

le fornecido em um conjunto BOP de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 11 é uma vista geral de um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 12 é uma vista geral de uma parte fixa de um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 13 é uma vista geral de uma seção removível de um mó- dulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 14 é um diagrama esquemático de um módulo de contro- Ie de acordo com uma modalidade exemplar;

A Figura 15 é um diagrama esquemático de um módulo de contro- le que tem uma parte destacável de acordo com uma modalidade exemplar, e A Figura 16 é um fluxograma que ilustra um método para a mon- tagem de um módulo de controle de acordo com uma modalidade exemplar.

Descrição Detalhada A seguinte descrição das modalidades exemplares refere-se aos desenhos que as acompanham. Os mesmos números de referência em dife- rentes desenhos identificam os elementos idênticos ou similares. A seguinte descrição detalhada não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexadas. As seguintes modalidades são discu- tidas, por simplicidade, no que diz respeito à terminologia e estrutura de um conjunto de BOP. No entanto, as modalidades a serem discutidas a seguir não estão limitadas a conjuntos BOP, mas podem ser aplicadas a outros elementos, por exemplo, LMRPs, que estão localizados em locais de difícil acesso.

A referência em toda a especificação para a "a modalidade" ou "uma modalidade" significa que um determinado recurso, estrutura ou caracte- rística descrita em conexão com uma modalidade são incluídos em pelo menos uma modalidade do assunto divulgado. Assim, a aparição das frases "na moda- lidade" ou "em uma modalidade" em vários lugares ao longo da especificação não está necessariamente referindo-se a mesma modalidade. Além disso, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados em qualquer forma adequada em uma ou mais modalidades.

De acordo com uma modalidade exemplar, uma estrutura subma- rina é operada através de um primeiro número predeterminado de funções. Es- tas funções são conseguidas pelo acionamento das válvulas hidráulicas ativa- das (válvulas SPM). Uma válvula hidráulica ativada é controlada por uma válvu- la piloto, que pode ser uma válvula eletricamente ativada. A parte fixa de um módulo de controle é configurada para incluir as válvulas hidraulicamente ati- vadas, enquanto uma seção removível é configurada para incluir as válvulas eletricamente ativadas. A parte fixa é fixamente ligada à estrutura do submarino, enquanto a seção removível é conectada destacavelmente à parte fixa. Já que 5 as válvulas eletricamente ativadas são mais prováveis de falhar em compara- ção com as válvulas hidraulicamente ativadas, dada a sua história no serviço, a separação dos dois tipos de válvulas pode oferecer ao operador da estrutura submarina a possibilidade de remover com um ROV apenas as válvulas eletri- camente ativadas (seção removível) e não as válvulas hidraulicamente ativadas 10 (parte fixa).

Desta forma, o tamanho e o peso da parte que tem que ser remo- vida da estrutura submarina é menor, o que consequentemente, simplifica o processo de substituição. Além disso, uma ou mais modalidades a serem dis- cutidas posteriormente têm a vantagem de que o módulo de controle discutido 15 acima é capaz de aumentar o número de funções já previstas por um pod MUX dedicado. Como foi discutido anteriormente, um pod MUX pode ser uma peça padrão do equipamento para um LMRP. O pod MUX tem um número específico de funções que são personalizadas para cada usuário. Depois de ser implanta- do na estrutura submarina, a capacidade do pod MUX para aumentar o número 20 previsto de funções é limitada por causa da conexão entre o conjunto BOP e o LMRP (ver Figura 3). Assim, o módulo de controle acima discutido também é capaz de aumentar o número de funções a serem implementadas na estrutura submarina.

A estrutura do módulo de controle é discutida agora em mais deta- 25 lhes. De acordo com uma modalidade exemplar, a Figura 5 mostra um conjunto BOP 80. O conjunto BOP 80 inclui um quadro 82 em que um ou mais BOPs (84 e 86) são fixados. Além dos BOPs, um conjunto BOP pode incluir outros ele- mentos, por exemplo, acumuladores hidráulicos, filtros hidráulicos, vasos ele- trônicos, linhas de comunicação, linhas de alimentação, sensores de pressão, sensores de posição, válvulas de choke e kill, válvulas de cisalhamento, etc. O LMRP também pode incluir os elementos mencionados acima. Um LMRP 88 é mostrado na Figura 6. Parte dos elementos localizados no conjunto BOP (e/ou 5 LMRP) é acionada com base na pressão hidráulica (um fluido sob pressão bombeado a partir do nível do mar ou de acumuladores ligados ao conjunto BOP) e/ou sinais elétricos (por exemplo, uma válvula solenoide). Assim, toda a estrutura submarina pode ter uma fonte hidráulica e uma fonte elétrica. O L- MRP 88 pode incluir um pod MUX 89, que é fixado a um quadro 91 do LMRP 10 88. Por redundância, o LMRP 88 inclui dois pods MUX. O pod MUX 89 é confi- gurado para receber a pressão hidráulica em uma entrada 90 e energia elétrica / sinais de comunicação em uma conexão 92. Várias funções são controladas pelo pod MUX 89, que funciona como o cérebro do conjunto BOP 80 e/ou o LMRP 88.

15 De acordo com uma modalidade exemplar, quando novas funções

precisam ser adicionadas para o conjunto BOP 80 e o pod MUX 88 não tem uma porta disponível para controlar as novas funções, um novo módulo de con- trole 94 (ver Figura 5) pode ser adicionados ao conjunto BOP 80. Na seqüência, o conjunto BOP é usado para descrever as modalidades exemplares, mas deve 20 ser entendido que o mesmo se aplica ao LMRP ou outras estruturas.

A Figura 5 apresenta dois novos módulos de controle 94 e 96 sendo adicionados ao conjunto BOP 80. O número de módulos de controle a serem adicionados depende do número desejado de funções a serem adicio- nadas e também o número de funções disponíveis no novo módulo de controle. 25 Em uma aplicação, o módulo de controle 94 tem 8 novas funções. No entanto, este número pode ser maior ou menor dependendo das necessidades do con- junto BOP operador, o espaço disponível, etc. Os módulos de controle 94 e 96 podem ser fixados em seu próprio quadro 98, que é anexado ao quadro 82 do conjunto BOP , como mostrado na Figura 5.

A Figura 7 mostra com mais detalhes o módulo de controle 94. O módulo de controle 94 inclui uma parte fixa 100 que é fixamente conectada aos quadros 82 e 98. A parte fixa 100 pode incluir um manifold de válvula 102 tendo 5 várias portas fluidas hidráulicas 104 que se conectam às várias funções que são desejáveis a serem implementadas e controladas. O manifold da válvula 102 está configurado para um número predeterminado de válvulas hidraulica- mente ativadas (válvulas SPM) 106. A Figura 7 mostra 8 válvulas SPM 106, mas um número diferente pode ser usado. As válvulas SPM 106 são fixamente 10 ligadas ao manifold da válvula 102 e estão configuradas para controlar o fluxo de fluido para as portas de fluido 104.

Uma válvula SPM 106 é acionada hidraulicamente e, por exemplo, precisa de um suprimento de um fluido sob pressão para abrir ou fechar a vál- vula. Em outras palavras, a válvula SPM controla o fluxo de um fluido sob pres- 15 são lá através da recepção do fornecimento de um fluido hidráulico sob pres- são em um portão da válvula SPM. O fornecimento de fluido sob pressão é for- necido por uma válvula piloto correspondente 108, o que é melhor observado na Figura 8. A válvula piloto 108 pode ser uma válvula eletricamente ativada. Uma válvula eletricamente ativada é uma válvula que controla o fluxo de fluido 20 com base em sinais elétricos. Um exemplo de uma válvula eletricamente ativa- da é uma válvula solenóide. As válvulas piloto 108 estão localizadas em uma seção removível 110 que está configurada para ser conectada destacavelmente à parte fixa 100.

Em uma modalidade exemplar, a seção removível 110 pode incluir 25 um dispositivo de conexão 112 (ver Figura 7) que é configurado para ser mani- pulado pelo veículo ROV quando a seção removível 110 precisar ser removida. Aforma e o tamanho do dispositivo de conexão 112 depende de uma ferramen- ta existente no veículo ROV ou outras considerações do operador. Em uma aplicação, o dispositivo de conexão é uma caçamba, como mostrado na Figura 14. De volta à Figura 7, a seção removível 110 pode incluir as guias 113, que combinam com as guias correspondentes 114 na parte fixa 100. As guias po- dem ser utilizadas pelo veículo ROV quando combinar com a seção removível 5 110 da parte fixa 100.

A secção removível 110 também podem incluir um acessório 116 (como mostrado na Figura 8) que se conecta a válvula piloto 108 da válvula SPM 106, uma placa de alimentação e comunicação 118 que está configurada para receber as comunicações elétricas e/ou alimentação e uma conexão de 10 comunicação 122, por exemplo, um conector elétrico combinante molhado que é configurado para comunicar com o pod MUX 60 e para distribuir a potência e/ou sinais para válvulas piloto 108 correspondentes e os dispositivos sensores de pressão (não mostrado). A Figura 8 também mostra uma porta que sustenta o ROV 120 correspondente ao dispositivo de conexão 112, e conector elétrico 15 combinante molhado 122 que está configurado para se conectar a um conector combinante molhado correspondente na parte fixa para receber os sinais elétri- cos e/ou fonte de alimentação o pod MUX 60. Uma cavidade 124 pode estar presente dentro da seção removível 110 que acomoda a placa de alimentação e comunicação 118. Acavidade 124 pode ser mantida a uma pressão em torno 20 da pressão atmosférica, de modo a proteger os componentes elétricos quando as altas pressões submarinas são exercidas sobre a seção removível. Alterna- tivamente, a cavidade 124 pode ser preenchida com um fluido não condutor mantido em pressão submarina ambiente (usando, por exemplo, um compen- sador) em uma profundidade submarina dada em que o módulo de controle é 25 instalado.

Desta forma, as válvulas piloto 108 e os componentes eletrônicos associados podem ser separados das válvulas SPM 106 e, assim, em caso de falha de uma válvula piloto ou um componente eletrônico, apenas estes ele- mentos são recuperados e não as válvulas SPM.

Por esta razão, o peso e o tamanho da parte removida é menos importante do que o peso e o tamanho de toda a unidade, o que torna mais viável a substituição.

5 De acordo com uma modalidade exemplar, um diagrama esque-

mático da parte fixa 100 e da seção removível 110 é mostrado na Figura 9. A Figura 9 mostra uma implementação da parte fixa 100 e da seção removível 110 no LMRP 130. Isso significa que o pod MUX 60 e a parte fixa de 100 são fixos ao LMRP 130. A seção removível 110 é removivelmente fixada à parte fixa 10 100. Aparte fixa 100 inclui uma ou mais válvulas SPM 106 (só uma é mostrada por simplicidade). O fluido de alta pressão é recebido através de um conduto 132 em uma primeira entrada 106a da válvula SPM 106. Nesta modalidade exemplar, a válvula SPM 106 tem entradas e saídas 106a a 106f. As válvulas SPM 106 com outras configurações podem ser usadas. 15 A válvula SPM 106 é ativada recebendo o fluido sob alta pressão

no portão 106g. Este fluido é controlado pela válvula piloto 108 fornecida na seção removível 110. A válvula piloto 108 poderá ter uma estrutura semelhante à da válvula SPM 106, exceto que um portão elétrico108a é usado para ativar a válvula. A válvula piloto 108 pode receber o fluido sob a pressão do mesmo 20 conduto 132 usado pela válvula SPM 106 ou outra fonte hidráulica. Assim, as conexões 134a e 134b são aplicadas na parte fixa 100 e seção removível 110, respectivamente, para levar o líquido sob a pressão da válvula piloto 108. As conexões semelhantes ou diferentes 136a e 136b são usadas para fornecer o líquido sob a pressão da válvula piloto 108 para a válvula SPM 106 quando um 25 sinal elétrico correspondente é recebido no portão 108a. Assim, quando a vál- vula piloto 108 é ativada, o fluido do conduto 132 flui através da válvula piloto 108 ao portão 106g para ativar a válvula SPM 106. Após a ativação do portão 106g da válvula SPM , o fluido do conduto 132 flui através da válvula SPM 106 para a saída 138 e para a função desejada a ser controlada.

Nota-se nesta modalidade exemplar que o líquido sob a pressão entrando no conduto 132 pode ser fornecido diretamente do pod MUX 60 ao longo de um conduto ou outra fonte, por exemplo, a linha aquecida 144. O Ii- 5 quido pode ser regulado internamente no pod MUX 60. A linha aquecida 144 pode ser ligada a acumuladores ou a um conduto que se comunica com o na- vio (não mostrado) que equipa o funcionamento do LMRP.

Similar à parte fixa 100, a seção 110 removível pode incluir mais de uma válvula piloto 108. A seção removível 110 também inclui uma parte ele- 10 trônica 118 que é conectada eletricamente às válvulas piloto para a transmis- são de vários comandos para estas. A parte eletrônica 118 pode ser conectada às linhas de alimentação 140a e 140b que são conectadas ao pod MUX 60 a- través da parte fixa 100. Além disso, a parte eletrônica 118 pode incluir uma ou mais linhas 142 (por exemplo, cabos RS 485) para transmitir vários comandos 15 do pod MUX 60 para as respectivas válvulas solenóides 108 através da parte fixa 100. Os conectores elétricos molhados combinantes correspondentes 145 (por exemplo, conectores configurados para combinar / descombinar) podem ser montados sobre a parte fixa 100 a seção removível 110 para a transmissão da energia elétrica e os comandos de um módulo para o outro. Várias partes 20 fixas 100 e correspondentes seções removíveis 110 podem ser usadas na mesma estrutura submarina.

Se mais de uma válvula piloto 108 for fornecida na seção removí- vel 110, a mesma linha de fornecimento 146 pode ser usado para fornecer o líquido sob pressão para cada uma das válvulas piloto 108. No entanto, cada 25 válvula piloto 148 teria a sua própria saída 150 fluidamente em comunicação com uma válvula SPM correspondente 152. Em outras palavras, para um mó- dulo de controle (parte fixa 100 e seção removível 110) com 8 funções, há 8 + 1 portas de entrada do sistema hidráulico, um correspondente ao conduto 146 e os outros correspondentes às portas de saída 150. Em uma aplicação, o con- duto 146 pode ser conectado a outra fonte de fluido sob pressão, em vez do pod MUX 60 ou conduto 144. A seção removível 110 pode incluir outros ele- mentos além dos mostrados nas figuras. Por exemplo, a seção removível 110 5 pode incluir um ou mais dispositivos de filtração, dispositivos de detecção de pressão, etc. Da mesma forma, a parte fixa podem incluir outros dispositivos, por exemplo, reguladores de pressão.

Se a parte fixa 100 e a seção removível 110 forem eliminadas do conjunto BOP, então o fornecimento de energia e o fornecimento de comunica- 10 ção pode permanecer o mesmo, por exemplo, do pod MUX 60, mas o forneci- mento hidráulico pode ser fornecido por uma linha aquecida que fornece o flui- do sob alta pressão para o funcionamento dos BOPs do conjunto BOP.

De acordo com uma modalidade exemplar, â figura 10 ilustra um possível arranjo hidráulico e elétrico para a parte fixa 100 e da seção removível 15 110 quando o módulo de controle é fornecido no conjunto BOP. Uma linha ama- rela de 5000 psi 160 e linha azul de 5000 psi 162 (estas são as linhas existen- tes para o fornecimento de fluido sob alta pressão para BOPs, mas outras li- nhas também podem ser utilizadas) são fornecidas a partir da parte de LMRP para o conjunto BOP. O fluido recebido pode ser filtrado em uma unidade de 20 filtragem 164 antes de ser fornecido como fornecimento hidráulico para a seção removível 110. Vários reguladores de pressão 166 (dispositivos para alterar a pressão do fluido, por exemplo, 5.000 psi para 3.000 psi ou outro valor deseja- do) podem ser usados para alterar a pressão do fluido. Ambas as linhas são fornecidas para a parte fixa 100 nas entradas de 168 e 170. A partir daqui, a 25 pressão hidráulica piloto na entrada 170 é fornecida através do conduto 146 para a seção removível 110, enquanto a pressão hidráulica na entrada 168 é fornecida para as válvulas SPM 106. Ao controlar adequadamente as válvulas piloto 108, através de comandos de entrada na parte eletrônica 118 ao longo de uma linha de energia e de comunicação 172, as válvulas SPM correspon- dentes 106 são abertas ou fechadas, conforme o necessário para fornecer as

funções desejadas.

Os valores de pressão ilustrados na Figura 10 são para fins e- 5 xemplares e não se destinam a limitar a aplicabilidade das novas característi- cas. Outros valores de pressão podem ser utilizados dependendo do conjunto BOP e outros fatores. O LMRP 88 é mostrado destacado do BOP 80. No entan- to, após a ligação de líquidos é alcançada entre as duas partes, as linhas ama- rela e azul, são ativas e fluidas sob alta pressão, estando disponíveis para o 10 conjunto BOP do LMRP Uma pilha de acumuladores 180 pode estar presente no conjunto BOP e ligada às linhas azuis e/ou amarelas para ser recarregada. O regulador de pressão 166 reduz a pressão de 4.000 psi para a função de ci- salhamento no conduto 182, enquanto o mesmo fluido é fornecido junto ao conduto 184 para a parte fixa 100 ou através de outro regulador de pressão 86

15 para a parte fixa 100.

De acordo com uma modalidade exemplar ilustrada na Figura 11, a parte fixa 100 e da seção removível 110 podem ser conectadas a um quadro 98, que tem várias fendas para acomodar esses elementos. A Figura 11 mostra uma fenda vazia 187 para receber outro módulo de controle 94. O quadro 98 20 também pode incluir um recipiente de encaixe 188 (por exemplo, um orifício no quadro, uma alinhador ou outros elementos) para ajudar o dispositivo ROV pa- ra acoplar a fim de acessar a seção removível 110.

A Figura 12 mostra em detalhes a parte fixa 100 associada com a modalidade ilustrada na Figura 11. A parte fixa inclui elementos guias 114 que 25 estão configurados para combinar com elementos correspondentes na seção removível 110. O conector molhado combinante 122 é fornecido na parte fixa 100 para o fornecimento de energia e/ou comunicação de sinais à seção remo- vível 110. Um fluido hidráulico sob pressão é fornecido à seção removível 110 através de uma saída 143. As válvulas SPM 106 são ligadas a uma base 191 da parte fixa 100. Os alinhadores hidráulicos 136a são ligados às válvulas SPM .106 e estão configurados para se conectarem às válvulas piloto da seção re- movível. Um fornecimento hidráulico 193 fornece o fluido sob pressão à parte fixa 100 e parte deste fornecimento é fornecido para as funções pretendidas junto às portas 195 quando as válvulas SPM correspondentes 106b são acio- nadas.

A Figura 13 mostra uma vista geral do módulo de controle 94, no qual a seção removível 110 é acoplada à parte fixa 100. A Figura 13 mostra o elemento de conexão 112, incluindo uma manivela baixa de torque 112a. Ao girar o punho 112a em uma direção a seção removível 110 é bloqueado para a parte fixa 100 e girando a manivela 112a na direção oposta, os dois componen- tes são desbloqueados. Outra manivela 112b pode ser fornecida para o trans- porte da seção removível. No entanto, a manivela 112, é opcional e uma mes- ma manivela pode ser usada para bloquear / desbloquear e transportar a seção removível. A Figura 13 também mostra um conector elétrico combinante mo- lhado 123 configurado para se conectar ao conector combinante molhado 122 na parte fixa 100. Acavidade 124 da seção removível 110 acomoda os eletrôni- cos 118. As válvulas piloto 108 também são visíveis nesta figura. Um compen- sador 196 (a ser discutido mais tarde) é fornecido em comunicação com uma porta 197 que se comunica fluidamente com o ambiente.

De acordo com uma modalidade exemplar ilustrada na Figura 14, a seção removível 110 tem uma caçamba como elemento de conexão 112. A caçamba 112 está configurada para combinar com um veículo ROV para remo- ver ou colocar a seção removível 110 na parte fixa 100. A seção removível 110 pode incluir um dispositivo de travamento 190 para bloquear a seção removível .110 da parte fixa 100. A parte fixa pode ter uma parte de recepção 192 para receber o dispositivo de travamento 190. Em uma aplicação, o dispositivo de travamento 190 inclui um parafuso.

Um compensador 196 pode ser adicionado à seção removível 110 para negar uma pressão diferencial entre uma pressão submarina ambiente (por exemplo, a pressão gerada no fundo do oceano pela a água acima) e uma 5 pressão dentro da cavidade 124 (quando a cavidade 124 for preenchida com um fluido não condutor, por exemplo, um fluido dielétrico). Desta forma, a se- ção removível 110 pode ser localizada no fundo do oceano sem comprometer a integridade dos componentes eletrônicos fornecidos dentro da cavidade 124, por exemplo, a parte de alimentação e comunicação 118. Aeste respeito, é no- 10 tado que alguns dos componentes eletrônicos podem se prender dentro do ar em pressão atmosférica e a exposição desses componentes para o maio sub- marino de alta pressão pode causar danos.

Enquanto que as modalidades exemplares acima discutidas ti- nham a seção removível 110 configurada para ter um mecanismo de forma que 15 o ROV pode se conectar ao mecanismo e remover a parte removível, a figura 15 ilustra uma modalidade exemplar em que a seção removível 110 não tem esse mecanismo. Em outras palavras, de acordo com esta modalidade, a se- ção removível 110 é ainda removível da parte fixa 100 mas não por um veículo ROV. A Figura 15 mostra um fornecimento hidráulico 200 fornecendo o fluido 20 sob pressão para a parte fixa 100. O fluido sob pressão é fornecido a partir da parte fixa 100 a para a seção removível 110 quando as duas partes são combi- nadas. As válvulas solenóides 108 são mostradas agrupadas na seção removí- vel 110 enquanto que as válvulas SPM 106 são apresentadas agrupadas na parte fixa 100. Os condutos 202 são mostrados conectando as válvulas sole- 25 nóides 108 às ramificações correspondentes que se comunicam fluidamente com as válvulas SPM 106. O compensador de pressão 196 é mostrado monta- do na seção removível 110.

Esta modalidade exemplar difere de outras modalidades que fo- ram discutidas acima em que um conector elétrico antepara 206 é fornecido na seção removível 110 para ser conectado, por exemplo, ao pod MUX (não mos- trado nesta figura) sem passar pela parte fixa 100. Uma vantagem desta seção exemplar removível 110 é discutida a seguir. Supondo-se que pelo menos uma 5 válvula solenóide 108 esteja com defeito, todo o módulo de controle 208 deve ser trazido para a superfície para a manutenção. O módulo de controle 208 te- nha um peso de aproximadamente 800 kg, enquanto a seção removível 110 tenha um peso de aproximadamente 200 kg. No entanto, devido apenas a se- ção removível 110 precisar ser tratada conforme a válvula solenóide 108 é for- 10 necida na seção removível 110, um guindaste para remover a seção removível 110 pode ser menor e/ou o esforço e o envolvimento humano na manipulação da seção removível 110 podem ser reduzidos.

De acordo com uma modalidade exemplar, ilustrada na Figura 16, existe um método para a montagem de um módulo de controle. O método inclui 15 uma etapa 1600 anexando um módulo de controle em um quadro, uma etapa 1602 conectando uma parte fixa do módulo de controle de uma linha de alta pressão de alimentação para receber um fluido sob alta pressão, a etapa 1604 proporcionando um manifold de válvula que envolve várias válvulas hidráulicas ativadas na parte fixa, uma etapa de 1606 destacavelmente anexando uma se- 20 ção removível do módulo de controle à parte fixa, uma etapa 1608 ligando flui- damente várias válvulas eletricamente ativadas da seção removível para as várias válvulas hidráulicas ativadas de forma que as várias válvulas eletrica- mente ativadas controlem as várias válvulas hidráulicas ativadas, e uma etapa 1610 conectando eletricamente as várias válvulas eletricamente ativadas para 25 um sistema de controle.

As modalidades exemplares divulgadas fornecem um sistema e um método para a montagem de um módulo de controle. Deve ser entendido que esta descrição não se destina a limitar a invenção. Pelo contrário, as mo- dalidades exemplares são destinadas a cobrirem as alternativas, modificações e equivalentes, que estão incluídas no espírito e âmbito de aplicação da inven- ção, como definido pelas reivindicações anexadas. Além disso, na descrição pormenorizada das modalidades exemplares, muitos detalhes específicos são estabelecidos a fim de proporcionar uma compreensão abrangente da invenção reivindicada. No entanto, um elemento versado na técnica entenderia que vá- rias modalidades podem ser praticadas sem tais detalhes específicos. Embora as características e elementos da atual modalidade exemplar estejam descritos nas modalidades em combinações particulares, cada característica ou elemento pode ser usado sozinho, sem outros recursos e elementos das modalidades ou em várias combinações, com ou sem outras características e elementos divulgados aqui.

Esta descrição escrita usa exemplos do assunto divulgado para permitir que qualquer elemento versado na técnica pratique o mesmo, incluindo a fabricação e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e realizando quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável do assunto é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem para os ele- mentos versados na técnica. Esses exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações.

Claims

1.DISPOSITIVO SUBMARINO que é configurado para con- trolar um poço submarino, sendo que o dispositivo submarino, compreende: um quadro (82); um preventor de sopro (84) conectado ao quadro (82) e configu- rado para fechar um furo que se comunica com fluidez com o poço submarino; uma linha de fornecimento de pressão (132) conectada ao quadro (82) e configurada para fornecer um fluido sob pressão; um módulo de controle (100, 110) ligado ao quadro (82) e configu- rado para receber o fluido da linha de fornecimento de pressão (132) e para distribuir o líquido para controlar várias funções do dispositivo submarino, o módulo de controle (100, 110 ), incluindo uma parte fixa (100) e uma seção re- movível (110), a parte fixa (100) tendo um manifold de válvula (102) que aloja uma válvula hidráulica ativada (106), e a seção removível (110) sendo configurada para anexar de modod destacável à parte fixa (100) e incluindo uma válvula eletricamente ativada (108), sendo que a válvula hidráulica ativada (106) da parte fixa (100) é configurada para ser acionada pela válvula eletricamente ativada (108) quando a seção removível (110) for acoplada à parte fixa (100).

1 Reivindicações

2.DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo que a parte fixa não inclui as válvulas eletricamente ativadas.

3.DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo que a seção removível não inclui as válvulas hidraulicamente ati- vadas e a seção removível é removível de um veículo submarino de controle remoto.

4.DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, a seção removível compreende ainda: uma seção eletrônica configurada para controlar a válvula eletricamente ativada.

5. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, a seção removível compreende ainda: um dispositivo de conexão confi- 5 gurado para ser conectado a um veículo submarino de controle remoto para ser removido da parte fixa.

6. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo que a seção removível compreende adicionalmente: um conector elétrico combinante molhado configurado para ser 10 conectado a um conector elétrico combinante molhado sobre a parte fixa para a recepção de sinais elétricos para acionar a válvula eletricamente ativada; e pelo menos um entre: fluido de pressão, dispositivos de sensores de pressão, dispositivos de regulação da pressão.

7. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- 15 ção 1, sendo que a parte fixa recebe os sinais elétricos de um pod MUX.

8. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo o dispositivo submarino é um conjunto de preventores.

9. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo que o dispositivo submarino é um pacote ríser marinho inferior 20 que é configurado para ser anexado de modo removível a um conjunto de pre- ventores.

10. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, que compreende ainda: um dispositivo pod MUX configurado para rece- ber sinais elétricos e inclui várias válvulas hidráulicas ativadas fluidamente co- 25 nectadas a várias válvulas eletricamente ativadas que não sejam removíveis do pod MUX por um veículo submarino de controle remoto.

11. DISPOSITIVO SUBMARINO, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo que a linha de fornecimento de pressão é fluidamente conectado a um pod MUX ou é uma linha de abastecimento regulada ou não, que fornece o fluido sob pressão ao conjunto de preventores.

12. MÓDULO DE CONTROLE configurado para controlar vá- rios elementos de um dispositivo submarino para ser anexado a um poço sub- marino, sendo que o módulo de controle compreende: uma parte fixa (100) fixada a um quadro (82) do dispositivo sub- marino (80 ou 88), a parte fixa (100) tendo um manifold de válvula (102) que inclui uma válvula hidráulica ativada (106), e uma seção removível (110) sendo configurada para ser fixada de modo removível à parte fixa (100) e incluindo uma válvula eletricamente ativada (108), sendo que a parte fixa (100) é configurada para receber um fluido sob pres- são de uma linha de fornecimento de pressão (132) e para distribuir o fluido sob pressão à válvula hidráulica ativada (106) e a válvula eletricamente ativada (108), a válvula hidráulica ativada (106) da parte fixa (100) é configurada para ser acionada pela válvula eletricamente ativada (108) quando a seção re- movível (110) for acoplada à parte fixa (100), e a seção removível (110) sendo configurada para receber sinais elétricos para controlar a válvula eletricamente ativada (108).

13. MÓDULO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação .12, em que a parte fixa não inclui as válvulas eletricamente ativadas.

14. MÓDULO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação .12, sendo que a seção removível não inclui as válvulas hidráulicas ativadas e a seção removível é removível de um veículo submarino de controle remoto.

15. CONJUNTO DE PREVENTORES que está configurado para controlar um poço submarino, sendo que o conjunto compreende: um quadro (82); vários preventores de sopro (84) conectados ao quadro (82) e configurados para fechar um furo que se comunica com fluidez com o poço submarino; uma linha de fornecimento de pressão (132) conectada ao quadro .5 (82) e configurada para fornecer um fluido sob pressão; um módulo de controle (100, 110) ligado ao quadro (82) e configu- rado para receber o fluido da linha de fornecimento de pressão (132) e para distribuir o líquido para controlar várias funções do dispositivo submarino, o módulo de controle (100, 110), incluindo uma parte fixa (100) e uma seção re- .10 movível (110), a parte fixa (100) tendo um manifold de válvula (102) que aloja uma válvula hidráulica ativada (106), e a seção removível (110) sendo configurada para anexar de modo destacável à parte fixa e incluindo uma válvula eletricamente ativada (108), .15 sendo que a válvula hidráulica ativada (106) da parte fixa (100) é configurada para ser acionada pela válvula eletricamente ativada (108) quando a seção removível (110) for acoplada à parte fixa (100).