WO2013000048A1 - Junta de reforço para colunas de risers utilizados na extração de petróleo - Google Patents

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WO2013000048A1
WO2013000048A1 PCT/BR2012/000192 BR2012000192W WO2013000048A1 WO 2013000048 A1 WO2013000048 A1 WO 2013000048A1 BR 2012000192 W BR2012000192 W BR 2012000192W WO 2013000048 A1 WO2013000048 A1 WO 2013000048A1
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oil extraction
reinforcement joint
joint
columns used
pipe
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Alejandro ANDUEZA
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Andueza Alejandro
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/08—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with supplementary elements

Definitions

  • An undersea oilfield requires specific equipment installations and connections, such as those technically referred to as “Wet Christmas Tree” (ANM), “Quick Disconnect Tool (FDR)", “Tree Cap” among many others. equipment used for the development of oil production.
  • drill pipe riser consisting of a column of special pipes that can be connected to each other.
  • the drill pipe riser is submerged from a platform or oil rig to which the pipes are successively connected.
  • drill pipe riser columns reach a depth of up to 2500m with the prospect of increasing that number to 3000m or more.
  • the lower part of the drill pipe riser column has a device technically called a stress joinf whose purpose is to withstand the high loads already discussed above.
  • the reinforcement joint is usually of variable section or 0 which gives greater structural compliance.
  • drill pipe riser reinforcement joints consist of a single piece provided at the bottom of a flanged connection or connector. mechanical or hydraulic connection and, in the upper portion, a threaded or other mechanical connection. In a constructive variation such joints can also be shaped by welding various parts. Normally, joints have a length ranging from 11 m to 14 m, but nothing prevents different lengths of 5, as long as technically justified.
  • a drawback of reinforcement joints obtained by joining several parts is related to the difficulty of welding with high strength materials in which the hardness after the welding procedure must be controlled, for example in applications involving presence of fluids with corrosive gases such as H 2 S and C 2 .
  • an excellent alternative is to coat the inner diameter with alloys of particularly corrosion resistant material, such as inconel or the like as long as different from the base material used in the manufacture of the joint.
  • Said corrosion resistant material can be deposited by a process technically called
  • the applied pipe interconnection system is the mechanical one which, by means of locking ring and flanges, joins one pipe to another without the application of welds, the case of the claimed patent comprises another one.
  • pipe joining system different from the one described above, as it uses threaded and locking pin mechanisms.
  • the assembled reinforcement joint withstands internal and / or external pressure loads and is watertight for both liquids and gases.
  • Fig. 1 Sectional view of the reinforcement joint for riser columns used in oil extraction
  • Fig. 2 Detail of the lower intermediate connection of the reinforcement joint for riser columns used in oil extraction;
  • Fig. 3 Detail of the upper intermediate connection of the reinforcement joint for riser columns used in oil extraction.
  • REINFORCEMENT JOINT FOR RISER COLUMNS USED IN OIL EXTRACTION refers to a reinforcement joint (J) applied preferably to drill pipe riser and similar systems, which is composed of three pipes (1, 3 and 1 1 ) rigidly mounted to each other by means of connectors (4 and 12) using the thread (5) for the purpose of securing said parts and provided with anti-rotational device (10) to prevent accidental disassembly. More particularly, the claimed reinforcement joint (J) consists of three couplings (1, 3 and 11) coupled to each other, with the outer walls of stepped diameters in a top-to-bottom increasing perimeter design, favoring the stability of the set supported by flange (2) or similar device Sanexo to the pipe (1).
  • the joining between the tubes (1 and 3) is effected by means of the lower intermediate connection (4) whose internal feed (A) makes stop on the upper face larger diameter (3 ') of the intermediate tube (3), as well as the thread ( 5) Compatible with the thread (5 ') of the upper end of the lower tube (1).
  • the tightness of the joint occurs primarily by sealing elements (V) distributed in seats 10 inserted between the walls of the connected pipes.
  • the tightness of the system is also ensured by a metal secondary seal (7) which is energized when fitting the fitting (4).
  • the staticness of the connection (4) with respect to the pipes (1 and 3) is due to an anti-rotational device (10) pinned to the bottom pipe wall.
  • the reinforcement joint is in contact with highly corrosive fluids, it is necessary to coat the inner diameter with alloys of high corrosion resistance characteristic material which may be inconel (8) or any other material other than the base material. used in the manufacture of the 5th reinforcement joint.
  • alloys of high corrosion resistance characteristic material which may be inconel (8) or any other material other than the base material. used in the manufacture of the 5th reinforcement joint.

Abstract

Junta de reforço para colunas de risers utilizados na extração de petróleo refere-se a uma junta (J) de reforço aplicada preferencialmente em drill pipe riser e sistemas similares, a qual é composta de três tubos (1, 3 e 11) montados rigidamente entre si por meio de conectores (4 e 12) que utilizam a rosca (5) para fins de fixação das referidas peças sendo dotados de dispositivo anti-rotacional (10) para evitar desmontagens acidentais.

Description

JUNTA DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS
EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO
Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de uma inédita "JUNTA 5DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS NA EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO" se refere a uma junta de reforço a ser aplicada em três peças montáveis localizadas na parte inferior de colunas de riser, como, por exemplo, drill pipe riser, capaz de suportar e melhor se comportar sob os elevados níveis de esforços de momento fletor e tração resultantes da movimentação da plataforma de lOpetroleo ou navio sonda, pelas condições ambientais de correnteza/ ondas e por cargas operacionais de tração aplicadas com o objetivo de promover a estabilidade estrutural da coluna propriamente dita.
EMBASAMENTO
Um campo petrolífero submarino requer instalações e conexões de 15equipamentos específicos, tais como os denominados tecnicamente de "Árvore de Natal Molhada (ANM)", "Ferramenta de Desconexão Rápida (FDR)", "Capa de Abandono (Tree Cap)" entre tantos outros equipamentos utilizados para o desenvolvimento da produção de petróleo.
Uma maneira usual de instalação, intervenção e recuperação da "Árvore de 0Natal Molhada", em atividades de exploração e completação de poços submarinos, é por meio de outro equipamento denominado drill pipe riser, constituído por uma coluna de tubos especiais e conectáveis entre si.
Operacionalmente, o drill pipe riser é submergido a partir de uma plataforma ou navio sonda petrolífero em que os tubos são sucessivamente conectados. 5Atualmente as colunas de drill pipe riser alcançam a profundidade de até 2500m com perspectiva de aumentar esse número para 3000 m ou mais.
A parte inferior da coluna de drill pipe riser possui um dispositivo tecnicamente denominado de junta de reforço {stress joinf) cuja finalidade é suportar as elevadas cargas já comentadas acima. A junta de reforço é normalmente de seção variável o 0que confere maior complacência estrutural.
ESTADO DA TÉCNICA
Atualmente, as juntas de reforço utilizadas em drill pipe riser consistem de peça única dotada na porção inferior de uma conexão flangeada ou conector mecânico ou hidráulico afim e, na porção superior uma conexão mecânica roscada ou de outro tipo. Em uma variação construtiva tais juntas também podem ser formatadas pela soldagem de várias partes. Normalmente, as juntas têm o comprimento variando entre 1 1 m e 14m, porém nada impede comprimentos 5diferentes destes, desde que tecnicamente justificado.
Um inconveniente das juntas de reforço obtidas pela junção de várias partes, é relacionado à dificuldade de execução das soldas com materiais de alta resistência em que a dureza, após o procedimento de solda, deve ser controlada como, por exemplo, em aplicações que envolvam a presença de fluidos com gases corrosivos lOcomo o H2S e o C02. Por sua vez, nestas condições (fluidos corrosivos), uma excelente alternativa consiste em revestir o diâmetro interno com ligas de material particularmente resistente a corrosão, como o inconel ou outro afim desde que diferente do material base utilizado na fabricação da junta. Dito material resistente a corrosão pode ser depositado por um processo tecnicamente denominado de
\5cladding ou outro qualquer. No entanto, esse processo não é passível de utilização devido à dificuldade de execução técnica na fabricação quando a junta de reforço apresenta grande comprimento e diâmetro interno reduzido.
O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre a matéria em apreço como, por exemplo, o PI0900164-6, "SISTEMA 0DE INTERLIGAÇÃO DE TUBULAÇÃO SEM APLICAÇÃO DE SOLDAS - VÁCUO ATÉ ALTA PRESSÃO" que se refere a um sistema que através do processo mecânico de interferência podem ser interligados tubos sujeitos a situações criticas desde vácuo a altas pressões. A interferência mecânica é decorrente da combinação do anel trava, canal no tubo para o anel trava, flange de ligação e flange de 5vedação, os quais compõem no conjunto um sistema rígido e mecanicamente seguro quando aplicado em tubulações.
Como se pode constatar pelo documento acima, o sistema de interligação de tubulação aplicada é o mecânico que, por intermédio de anel de trava e flanges é que se uni uma tubulação à outra sem a aplicação de soldas, o caso da patente ora 0reivindicada compreende outro sistema de junção de tubulação diferente do extraído acima descrita, pois utiliza mecanismos de rosca e pino trava.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Trata de uma junta composta por três peças montadas com o auxílio de duas conexões mecânicas roscadas, ao invés de soldagem, devidamente vedadas para garantir a estanqueidade de líquidos e gases internos sob pressão de qualquer intensidade.
PRINCIPAIS VANTAGENS DA INVENÇÃO
5 Possibilidade de fabricação da junta de reforço em varias partes através de conexões mecânicas roscadas eliminando a necessidade de utilização de processos de soldagem;
> Possibilidade de revestir a região exposta a fluido corrosivo com material resistente a corrosão por processo de cladding ou por qualquer outro processo de lOfabricação devido à redução do comprimento das peças que formam a junta de reforço facilitando desta forma o processo de fabricação;
> As conexões da junta de reforço são rígidas e sem folgas, permitindo a transmissão de cargas externas de força e de momento fletor através do equipamento com excelente comportamento a fadiga (carregamento cíclico);
15 Complementarmente às cargas supracitadas a junta de reforço montada suporta cargas de pressão interna e/ou externa sendo estanque tanto para líquidos quanto para gases.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Para melhor explicar a invenção relacionam-se abaixo os desenhos que 0representam de forma ilustrativa e não limitativa.
Fig. 1 : Vista em corte da junta de reforço para colunas de risers utilizadas na extração de petróleo;
Fig. 2: Detalhe em corte da conexão intermediária inferior da junta de reforço para colunas de risers utilizadas na extração de petróleo;
5 Fig. 3: Detalhe em corte da conexão intermediária superior da junta de reforço para colunas de risers utilizadas na extração de petróleo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A "JUNTA DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS NA EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO" refere-se a uma junta (J) de reforço aplicada 0preferencialmente em drill pipe riser e sistemas similares, a qual é composta de três tubos (1 , 3 e 1 1 ) montados rigidamente entre si por meio de conectores (4 e 12) que utilizam a rosca (5) para fins de fixação das referidas peças sendo dotados de dispositivo anti-rotacional (10) para evitar desmontagens acidentais. Mais particularmente, a junta (J) de reforço pleiteada é constituída por três tubos (1 , 3 e 11) acopláveis entre si, com as paredes externas de diâmetros escalonados num delineamento perimetral crescente de cima para baixo, favorecendo a estabilidade do conjunto apoiado em flange (2) ou dispositivo similar Sanexo ao tubo (1). A junção entre os tubos (1 e 3) é efetivada por meio de conexão intermediária inferior (4) cujo avanço interno (A) faz batente na face superior maior diâmetro (3') do tubo intermediário (3), bem como a rosca (5) compatível com a rosca (5') da extremidade superior do tubo (1) inferior. A estanqueidade da junção se dá, primeiramente, por meio de elementos vedantes (V) distribuídos em sedes lOinseridas entre as paredes dos tubos conectados. A estanqueidade do sistema é também garantida por uma vedação secundária metálica (7) que é energizada quando da montagem da conexão (4). Por fim, a estaticidade da conexão (4) em relação aos tubos (1 e 3) se dá graças a um dispositivo anti-rotacional (10) pinado na parede do tubo inferior. A montagem do tubo superior (11) ao tubo intermediário
15(3) se dá da mesma forma acima descrita, ou seja, pela conexão intermediária superior (12) cujo avanço interno (A) faz batente na face superior maior diâmetro (11 ') do tubo (11) e pela rosca (5) inserida na rosca (5') do tubo intermediário (3). A estanqueidade desta junção se dá, primeiramente, por meio de elementos vedantes (V) distribuídos em sedes inseridas entre as paredes dos tubos conectados e, como, 0já comentado pela vedação secundária metálica (7).
Em certas aplicações onde a junta de reforço está em contato com fluidos altamente corrosivos é necessário o revestimento do diâmetro interno com ligas de material com característica de alta resistência a corrosão que pode ser inconel (8) ou qualquer outro tipo de material diferente do material base utilizado na fabricação da 5junta de reforço.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) "JUNTA DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS NA EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO" caracterizado por ser constituída por três tubos (1 , 3e 11) acopláveis entre si por meio de conexão intermediária inferior (4) e conexão intermediária superior (12) dotadas de dispositivo anti-rotacional (10).
2) "JUNTA DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS NA EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO" de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pela interligação entre o tubo (1 ) e o tubo (3) ser feito pela conexão intermediária inferior(4) cujo avanço interno (A) faz batente no maior diâmetro (3') do tubo intermediário (3), bem como a rosca (5) compatível com a rosca (5') da extremidade superior do tubo (1) inferior.
3) "JUNTA DE REFORÇO PARA COLUNAS DE RISERS UTILIZADOS NA EXTRAÇÃO DE PETRÓLEO" de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelainterligação ente o tubo (11 ) e o tubo intermediário (3) se dar da mesma forma com a conexão intermediária superior (12).
PCT/BR2012/000192 2011-06-27 2012-06-26 Junta de reforço para colunas de risers utilizados na extração de petróleo WO2013000048A1 (pt)

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Citations (6)

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