BRPI1103817A2

BRPI1103817A2 - aparelho de cabeÇa de poÇo de superfÍcie e mÉtodo para a instalaÇço de um membro de cabeÇa de poÇo interno em um membro de cabeÇa de poÇo externo de um poÇo de superfÍcie

Info

Publication number: BRPI1103817A2
Application number: BRPI1103817-9A
Authority: BR
Inventors: David A Anderson; James Sinnott
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-12-25
Also published as: AU2011211379B2; US8387708B2; AU2011211379A1; NO20111110A1; US20120043094A1; MY152818A; GB2482969A; GB201114042D0; BRPI1103817B1; NO344744B1; SG178676A1; GB2482969B

Abstract

APARELHO DE CABEÇA DE POÇO DE SUPERFÍCIE E MÉTODO PARA A INSTALAÇçO DE UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO INTERNO EM UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO EXTERNO DE UM POÇO DE SUPERFÍCIE. Uma vedação (18) é localizada no interior de um alojamento de cabeça de poço (12) e um suspensor de revestimento (14). A vedação (18) tem um anel dentado interno (44) que engata um perfil rosqueado (64) no exterior do suspensor de revestimento (16) permitindo, assim, a instalação da vedação (18) a ser alcançada ao simplesmente alinhar a vedação (18) sobre o pescoço projetado do suspensor de revestimento (16). Esse anel dentado (44) reduz significativamente a rotação exigida durante a instalação, diminuindo o potencial de danos a lacres. O suspensor de revestimento (16) tem um anel de aperto externo (68) que é inclinado para dentro. Durante a instalação da vedação (18), a vedação (18) atua para ativar o anel de aperto (68) para, através disso, forçá-lo para fora. O anel de aperto (68) é forçado para fora e para o interior de uma reentrância (49) formado no interior do alojamento de cabeça. de poço (12). O anel de aperto (68) e o anel dentado (44) travam a vedação (18) e o suspensor de revestimento (16) no lugar. com o alojamento de cabeça de poço (12) sem a necessidade de parafusos de fixação externos, minimizando, assim, os trajetos de vazamento.

Description

"APARELHO DE CABEÇA DE POÇO DE SUPERFÍCIE E MÉTODO PARA A INSTALAÇÃO DE UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO INTERNO EM UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO EXTERNO DE UM POÇO DE

SUPERFÍCIE" Campo Da Invenção

A invenção refere-se, em geral, a um lacre de cabeça de poço melhorado e, em particular, a uma vedação de revestimento em uma cabeça de poço de superfície.

Antecedentes Da Invenção

Suspensores de revestimento são tipicamente usados em operações de poço para suportar a colüna de revestimento que se estende para baixo no poço. O revestimento é, tipicamente, alojado no interior do poço como uma pluralidade de colunas de revestimento, com diâmetros decrescentes, que são introduzidas no poço e são suspensas dos suspensores correspondentes. O suspensor de revestimento pode ser assentado no interior do alojamento de cabeça de poço, permitindo que a carga seja transferida para o alojamento de cabeça de poço. Um mecanismo de travação interno é usado para manter o suspensor de revestimento no lugar.

Uma vedação é tipicamente utilizada em cabeças de poços para formar um lacre entre o alojamento de cabeça de poço e o suspensor de revestimento. A vedação compreende um corpo em geral cilíndrico e lacres de elastômero em ambas as superfícies externa e interna para efetuar o lacre. Uma vez no lugar, os parafusos de fixação podem ser usados para fixar a vedação no lugar. Infelizmente, os parafusos de fixação externos penetram o alojamento de cabeça de poço para fixar a vedação no lugar, criando trajetos de vazamento adicionais. Além disso, disposições de fixação interna existentes que tentam substituir os parafusos de fixação externos exigem que os elementos de lacre sejam girados durante a travação da vedação, aumentando o potencial de fano aos lacres elastoméricos. Uma técnica para a travação da vedação no lugar enquanto se reduz trajetos de vazamento é desejada.

Descrição Resumida Da Invenção

Em uma modalidade da invenção, uma vedação é localizada no interior de um alojamento de cabeça de poço e um suspensor de revestimento. O revestimento pode ser alojado no interior do peço como uma pluralidade de colunas de revestimento, com diâmetros decrescentes, que são introduzidas no poço e suspensas dos suspensores correspondentes. O suspensor de revestimento nessa modalidade pode ser um suspensor de revestimento do tipo mandril que é assentado no interior do alojamento de cabeça de poço, permitindo que a carga de revestimento seja transferida ao alojamento de cabeça de poço.

A vedação compreende um corpo, em geral cilíndrico, e lacres de elastômero em ambas as superfícies externa e interna para efetuar o lacre. A vedação pode ter um anel dentado interno localizado no interior de uma reentrância formada no perfil interno da vedação. O anel dentado interno permite o engate de um perfil rosqueado no exterior do suspensor de revestimento. Além disso, o suspensor de revestimento tem um anel de aperto externo localizado próximo à sua extremidade de fundo que está inclinada internamente e é recebida inicialmente no interior de uma reentrância formada no perfil exterior da vedação. Durante a instalação da vedação, uma extremidade inferior da vedação atua para ativar o anel de aperto para, através disso, forçá-lo para fora. O anel de aperto é forçado para fora e para o interior de uma reentrância formada no interior do alojamento de cabeça de poço.

Esse mecanismo de travação trava vantajosamente a vedação no lugar com o alojamento de cabeça de poço sem a necessidade de parafusos de fixação externos, minimizando, assim, trajetos de vazamento, e diminuindo o número de partes. Além disso, o design de vedação elimina a necessidade de girar os elementos de lacre porque não há exigência de orientação no novo design.

Breve Descrição Dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista seccional que ilustra uma cabeça de poço que inclui revestimento, suspensores de revestimento e uma vedação, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 2 é uma vista em seção que mostra a vedação, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 3 é uma vista em seção de uma modalidade da vedação da Figura 2 instalada no interior de um alojamento de cabeça de poço e um suspensor de revestimento do tipo mandril, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 4 é uma vista em seção em perspectiva de uma modalidade da vedação da Figura 2, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 5 é uma vista em seção em perspectiva de uma modalidade do suspensor de revestimento mostrado na Figura 3, de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada Da Invenção

A Figura 1 mostra uma modalidade de uma montagem de cabeça de poço de superfície 10 usada em operações de poço. A montagem de cabeça de poço 10 tem um alojamento de cabeça de poço 12 com um orifício 11 e, nesse exemplo, acomoda internamente uma pluralidade de suspensores de revestimento. Nesse exemplo, um suspensor de revestimento inferior 14 está localizado no interior de uma extremidade inferior do alojamento de cabeça de poço 12 e suporta uma coluna de revestimento que se estende no interior do poço. Nesse exemplo, um suspensor de revestimento do tipo mandril 16 está localizado acima do suspensor inferior 14 e suporta uma coluna de revestimento que se estende para baixo para o interior do poço de maneira concêntrica no interior das colunas de revestimento instaladas previamente. Entretanto, outros tipos de suspensores de revestimento também podem ser empregados. Uma vedação 18 é instalada no espaço anular entre o suspensor de revestimento 16 e o alojamento de cabeça de poço 12. A vedação 18 fornece um lacre entre o suspensor de revestimento 16 e o alojamento de cabeça de poço 12.

Com referência às Figuras 1 e 2, a vedação 18 é mostrada aumentada para fins de clareza. A interface entre a vedação 18, o alojamento de cabeça de poço 12 e o suspensor de revestimento 16 é mostrada na Figura 3. A vedação compreende um corpo, em geral, cilíndrico com um perfil exterior 20. Os lacres elastoméricos superior e inferior 22, 24 são, ambos, mostrados localizados no perfil exterior da vedação 18 e irão lacrar contra o orifício 11 do alojamento de cabeça de poço 12. Nesse exemplo, as portas de passagem 26 se comunicam em um orifício interno 34 da vedação 18 com a superfície exterior 20. O orifício 34 da vedação 18 recebe de maneira próxima o suspensor de revestimento 16 durante a instalação. As portas de passagem 26 podem, por sua vez, se comunicar com as portas 25 formadas no alojamento de cabeça de poço 12 usado para a instrumentação 27 conforme mostrado na Figura 1, pòr exemplo.

Continuando em referência à Figura 2, a vedação 18 tem uma reentrância ou ranhura cilíndrica 28 formada na extremidade superior do orifício 34 da vedação 18. A reentrância 28 permite que uma ferramenta de assentamento padrão (não mostrada) mantenha a vedação 18 para a instalação entre o alojamento de cabeça de poço 12 e o suspensor de revestimento 16. Uma parada 30 formada no interior da reentrância 28 sobressai radialmente para dentro para fornecer uma parada de rotação para os grampos da ferramenta de assentamento (não mostrados) para prender o engate da vedação 18 durante a instalação enquanto uma fenda 32 permite que os grampos desengatem da vedação 18 após uma operação de assentamento. As características da vedação 18, incluindo a reentrância 28 e a parada 30 também são mostradas em uma vista seccional em perspectiva, Figura 4, para clareza adicional.

A vedação 18 também pode ter um lacre elastomérico interno superior 36 e um lacre elastomérico interno inferior 38 mostrado configurado em ranhuras formadas na vedação e circunscrevendo o orifício 34. Esses lacres elastoméricos interiores 36, 38 estão localizados em uma porção do orifício de vedação 34 que recebe de maneira próxima uma porção da superfície exterior do suspensor de revestimento 16 (Figuras 1 e 3). Nesse exemplo, uma porta de teste 39 que pode ser usada para detectar vazamentos, comunica ao orifício de vedação 34 com a superfície exterior 20 da vedação 18. A porta de teste 39 é axialmente localizada na vedação 18 em um ponto entre os lacres elastoméricos interiores 36, 38 e os lacres elastoméricos exteriores 22, 24. A reentrância 40 que tem um ombro cônico 48 é formada no extremidade inferior exterior da vedação 18. A reentrância 40 e o ombro cônico 48 têm interface com uma reentrância 49, formada no orifício interior da cabeça de poço 12, e um anel de fixação 68 (Figura 3) suportado pelo suspensor de revestimento 16 durante a instalação. Esse mecanismo interno trava, portanto, o suspensor de revestimento 16 à cabeça de poço 12 sem a necessidade de parafusos externos. O anel de fixação 68 pode ser um anel de aperto em C do tipo mola que é inclinado internamente e normalmente retido no interior de uma reentrância 69 (Figura 3) formada no perfil exterior 60 do suspensor de revestimento 16. As características do anel de fixação 68 e o suspensor de revestimento 16 também são mostrados em uma vista seccional em perspectiva, Figura 5, para clareza adicional.

Com relação à Figura 3, a vedação 18 é mostrada instalada entre o alojamento de cabeça de poço 12 e o suspensor de revestimento 16. O suspensor de revestimento 16 tem um orifício interno superior 62 e um orifício interno inferior 66 que pode estar em contato com outro membro tubular como um suspensor de tubulação. Dentes de assentamento 64 são formados no exterior do suspensor de revestimento 16 que é usado quando o suspensor de revestimento 16 é manobrado para baixo no poço. Quando montados, os dentes 64 também funcionam para travar o suspensor de revestimento 16 à vedação 18 ao alinhar e engatar de maneira rosqueada com os dentes 46 formados em um anel dentado 44, travando, assim, a vedação 18 ao suspensor de revestimento 16. Alternativamente, um conjunto separado de dentes pode ser formado no suspensor de revestimento 16 dedicado a apenas manobrar o suspensor de revestimento 16. O anel dentado 44 é retido no interior de uma reentrância 42 formada na porção inferior interior da vedação 18.

Em uma modalidade exemplificadora, durante a operação de assentamento, o suspensor de revestimento 16 é primeiramente manobrado no interior do poço de maneira convencional, com uma ferramenta de assentamento (não mostrada) engatando os dentes externos 64 (Figura 3) no suspensor de revestimento 16. O suspensor de revestimento 16 está assentado em um ombro voltado para cima formado no alojamento de cabeça de poço orifício 11 e a ferramenta de assentamento é removida. A vedação 18 pode ser manobrada para baixo no poço através do suspensor de revestimento 16 em uma ferramenta de assentamento de fenda em L convencional (não mostrado). A ferramenta de assentamento engata a ranhura 28 (Figuras 2, 4) no interior da vedação 18. Os dentes 46 no anel dentado de vedação 44 se encaixam sobre os dentes de assentamento 64 no suspensor de revestimento 16 (Figura 3). Isso permite a vedação 18 a ser inserida linearmente no espaço anular sem rotação, protegendo, por meio disso, os elementos de lacre elastoméricos 22, 24, 36, e 38. As paradas 30 no interior da ranhura 28 permitem que a ferramenta de assentamento efetue um quarto de volta da vedação 18 que prende a vedação 18 ao suspensor de revestimento 16 e fornece o lacre necessário. A ferramenta de assentamento pode desengatar a vedação 18 ao girar a ferramenta até que grampos deslizem para fora pelas fendas 32.

Continuando a se referir à Figura 3, o anel de fixação externo 68 pode ser ativado quando a vedação 18 é encaixada no suspensor de revestimento 16. Conforme a vedação 18 é forçada para baixo, o ombro cônico 48 na vedação 18 é forçado contra a porção interior do aro 73 que se projeta do anel de fixação 68. O raio menor para maior do ombro cônico 48 que entra em contato com o aro 73 força o anel de fixação 68 para fora, criando um bolso 72 e levando o anel de fixação 68 a deslizar radialmente para fora da reentrância 69 e ao longo de um ombro voltado para cima 63 formado no exterior do suspensor de revestimento 16. O anel de fixação 68 continua deslizando para fora até que uma protrusão radial 75 (Figura 5) formada no exterior do anel de fixação 68 é recebida pela reentrância interna 49 formada no alojamento de cabeça de poço 12, travando, assim, o suspensor de revestimento 16 ao alojamento de cabeça de poço 12. Um ombro voltado para baixo 70 na vedação 18 vem a repousar em um ombro voltado para cima 71 no suspensor de revestimento 16 localizado aproximadamente adjacente ao bolso 72. Um perfil voltado para baixo da reentrância interna 49 formado no alojamento de cabeça de poço 12 demarca o aro 73 do resto do anel de fixação 68.

Embora a invenção tenha sido mostrada em apenas uma de suas formas, deve se tornar aparente para os versados na técnica que a mesma não é tão limitada, mas, é suscetível a diversas alterações sem que se desvie do escopo da invenção.

Claims

1. APARELHO DE CABEÇA DE POÇO DE SUPERFÍCIE, caracterizado por: um membro de cabeça de poço externo (12) que tem um orifício (11) acoplado a uma extremidade superior de uma coluna de conduto que se estende para o interior de um poço; um membro de cabeça de poço interno (16) no interior de um orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12), sendo que o membro de cabeça de poço interno (16) tem um primeiro perfil dentado (64) em uma superfície externa; e uma vedação anular (18) configurada para estar localizada em um espaço anular entre os membros de cabeça de poço interno e externo (16, 12) para formar um lacre entre os mesmos, sendo que a vedação anular (18) tem um anel de retenção expansível (44) configurado para travar a vedação (18) ao membro de cabeça de poço interno (16), sendo que a vedação (18) tem um segundo perfil dentado (46) em uma superfície interna que engata o primeiro perfil dentado (64) para travar a vedação (18) ao membro de cabeça de poço interno (16), em que as catracas de anel de retenção (44) expandem para dentro e para fora conforme o segundo perfil dentado (46) engata o primeiro perfil dentado (64) durante a inserção da vedação (18) no interior do espaço anular.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que a vedação anular (18) tem um ombro cônico (48) que se torna cônico radialmente para fora para longe de uma extremidade inferior do ombro (48).

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: um membro de retenção (68) configurado entre os membros de cabeça de poço interno e externo (16, 12) tendo um corpo similar a anel com um aro (73) axialmente dependendo do corpo, de modo que, quando a extremidade da vedação (18) que temo ombro (48) é inserida no membro de retenção (68), o aro (73) é levado radialmente para fora para soldar a vedação (18) ao lacrar o contato entre os membros de cabeça de poço interno e externo (16, 12) para travar o membro de cabeça de poço interno (16) e a vedação (18) ao membro de cabeça de poço externo (12).

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, que compreende, ainda, uma reentrância (49) formada no orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12), sendo que a reentrância (49) corresponde ao membro de retenção (68) para engatar de maneira travada a vedação (18) ao alojamento de cabeça de poço (12) quando vedação (18) está configurada.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: uma pluralidade de elementos de lacre elastomérico (22, 24) dispostos na vedação (18), pelo menos um elemento elastomérico (22, 24) em uma superfície interna da vedação (18) para formar um lacre contra o membro de cabeça de poço interno (16) e pelo menos um elemento de lacre elastomérico (22, 24) em uma superfície externa da vedação (18) para formar um lacre contra o membro de cabeça de poço externo (12).

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que: a vedação (18) tem uma passagem com uma ranhura circunferencial (28) formada na passagem adjacente a uma extremidade superior da vedação (18) adaptada par ao engate com a Iingueta de uma ferramenta de assentamento; a vedação (18) tem uma pluralidade de fendas (32) formadas na passagem que se estende da extremidade superior da vedação (18) em direção à ranhura circunferencial (28), sendo que uma porção de cada uma das fendas (32) intersecta com a ranhura circunferencial (28) para permitir o desengate da Iingueta na ferramenta de assentamento quando alinhada com uma das fendas (32); e uma protrusão (30) localizada adjacente a cada fenda (32) no interior da ranhura circunferencial (28) para fornecer um ponto de reação para a Iingueta na ferramenta de assentamento para girar a vedação (18) durante a instalação e o retiro, sendo que o ombro está posicionado mais próximo a uma das fendas do que uma fenda adjacente (32) de modo que, quando engatada, pela Iingueta durante a rotação enquanto instala a vedação (18), a Iingueta esteja alinhada incorretamente com qualquer uma das fendas (32), e, quando engatada pela Iingueta durante a rotação para retirar a vedação (18), a Iingueta esteja alinhada com uma das fendas (32).

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, um perfil (28) formado em uma extremidade superior da vedação (18) para engate liberável por uma ferramenta de assentamento para apoiar e encaixar a vedação (18) no lugar.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: pelo menos um lacre (22, 24) em uma porção de diâmetro externo (20) da vedação (18) que engata de maneira a lacrar o orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12).

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: pelo menos um lacre (22, 24) em um orifício (34) da vedação (18) que engata de maneira a lacrar o exterior do membro de cabeça de poço interno (12).

10. APARELHO, de acôrdo com a reivindicação 3, que compreende, ainda, um ombro voltado para cima externo (63) que se projeta radialmente para fora a partir do membro de cabeça de poço interno (16) para suportar o membro de retenção (68).

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, que compreende, ainda, um ombro de parada (71) formado no exterior do membro de cabeça de poço interno (16) em um ponto acima da reentrância (69) carregando o membro de retenção (68), sendo que o ombro de parada (71) limita o movimento para baixo da vedação (18).

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, pelo menos uma porta (26) formada na vedação (18) para comunicação com um dispositivo de instrumentação (27).

13. MÉTODO PARA A INSTALAÇÃO DE UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO INTERNO EM UM MEMBRO DE CABEÇA DE POÇO EXTERNO DE UM POÇO DE SUPERFÍCIE, caracterizado por: instalar um membro de cabeça de poço interno (16) que tem um orifício e um perfil exterior no interior de um orifício (11) de um membro de cabeça de poço externo (12), sendo que o membro de cabeça de poço interno (16) tem um perfil dentado (64) localizado em uma porção do perfil exterior, o membro de cabeça de poço interno (16) carrega um membro de retenção (68) no interior de uma reentrância (69) formada no perfil exterior do membro de cabeça de poço interno (16); manobrar e instalar uma vedação (18) entre os membros de cabeça de poço interno e externo (16, 12) para lacrar contra o orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12) e contra o exterior do membro de cabeça de poço interno (16), sendo que a vedação (18) tem um anel dentado expansível (44) com um perfil dentado (46) formado no orifício que engata o perfil dentado (64) no perfil exterior do membro de cabeça de poço interno (16) para prender a vedação (18) ao membro de cabeça de poço interno (16); e forçar o membro de retenção (68) externamente para o interior da reentrância (49) formada no orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12) para prender a vedação (18) ao membro de cabeça de poço externo (12), o membro de retenção (68) forçado externamente por um ombro cônico (48) formado em uma extremidade inferior da vedação (18).

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, em que manobrar e instalar uma vedação (18) compreender alinhar a vedação (18) em uma direção linear entre os membros de cabeça de poço interno e externo (16, 12) para engatar o perfil dentado (46) na vedação (18) com o perfil dentado (64) no membro de cabeça de poço interno (16).

15.

MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, em que a manobra e a instalação de uma vedação (18) compreendem lacrar uma porção de diâmetro externo (20) da vedação (18) contra o orifício (11) do membro de cabeça de poço externo (12); e em que a manobra e a instalação de uma vedação (18) compreendem lacrar uma porção de diâmetro interno da vedação (18) contra o exterior do membro de cabeça de poço interno (16).