"CONJUNTO SUSPENSOR DE TUBULAÇÃO, SISTEMA DE CONCLUSÃODE POÇOS, MÉTODOS DE INSTALAÇÃO DE UM CONJUNTO SUSPENSORDE TUBULAÇÃO E CONJUNTOS DE POÇOS"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se principalmente a um conjunto decabeça de poço submarino para poços de petróleo e gás e, mais especificamente,refere-se a um conjunto de suspensão de tubulação por gravidade universal parauso em conjunto com uma cabeça de poço submarino. A presente invençãotambém se refere a conjuntos de suspensão de tubulação por gravidade paraconjuntos de cabeça de poço com base terrestre.
Antecedentes da Invenção
O conjunto de cabeça de poço submarina típica inclui um abrigode cabeça de poço instalado no fundo do mar. Com um bloco de válvula desegurança (BOP) na perfuração instalado no abrigo de cabeça de poço, oorifício do poço é perfurado mediante a instalação sucessiva de conjuntos deinvólucro concêntricos no orifício do poço. Tipicamente, cada conjunto deinvólucro sucessivo é cimentado na sua extremidade inferior e inclui umsuspensor de invólucro vedado com um conjunto de vedação mecânica na suaextremidade superior no abrigo de cabeça de poço.
A fim de produzir o poço confinado, o conjunto de tubulação deprodução e o suspensor de tubulação é tipicamente conduzido para o orifício depoço através da pilha de BOP e o suspensor de tubulação é depositado, vedado etravado no abrigo de cabeça de poço e/ou no suspensor de invólucro. Mediante avedação do(s) orifício(s) que se estende(m) através do suspensor de tubulação, apilha de BOP é removida e a árvore de Natal é rebaixada sobre o abrigo da cabeçade poço. Árvore de Natal é expressão do campo petrolífero que designa umconjunto de válvulas de controle e afogadores posicionados no topo de poço paracontrolar o fluxo de petróleo e gás. É de importância vital para a operação esegurança do poço que sejam formadas conexões adequadas remotamente entre aárvore de Natal, o abrigo da cabeça de poço e o suspensor de tubulação.
Em um sistema de poço completo convencional, a árvore de Natalé conectada ao topo do abrigo de cabeça de poço sobre o suspensor detubulação. O suspensor de tubulação sustenta pelo menos um conjunto detubulação de produção que se estende para o orifício do poço. O suspensor detubulação fornece um orifício de produção no interior do conjunto de tubulaçãoe condutor que se comunica com o anel em volta do conjunto de tubulação eno interior da parte mais interna ou conjunto de invólucro de produção. Alémdisso, o suspensor de tubulação inclui pelo menos um orifício de produçãovertical para a comunicação de fluido entre o conjunto de tubulação e o orifíciode produção correspondente na árvore de Natal e tipicamente pelo menos umorifício anular vertical para comunicação de fluido entre o anel de tubulação e oorifício anular correspondente na árvore de Natal. O suspensor de tubulaçãopode incluir adicionalmente um ou mais condutores de controle e serviço para acomunicação de fluidos de controle e substâncias do poço através dosuspensor de tubulação ou uma energia elétrica para dispositivos ou posiçõeslocalizados no suspensor de tubulação ou abaixo dele.
O suspensor de tubulação é convencionalmente vedado e travadorigidamente no abrigo da cabeça de poço ou no componente no qual édepositado. Em poço que possui árvore de Natal convencional, o suspensor detubulação é depositado no abrigo de cabeça de poço. O suspensor detubulação inclui tipicamente um mecanismo de trava integral que, quandoativado, fixa o suspensor de tubulação ao abrigo de cabeça de poço ou perfilno abrigo de tubulação. O mecanismo de trava garante que qualquer pressãosubseqüente do interior do poço que atue sobre o suspensor de tubulação nãofará com que o suspensor de tubulação se erga do abrigo de cabeça de poço,de forma a resultar em condição insegura.Existe quantidade limitada de fabricantes de equipamento decabeça de poço submarino em todo o mundo. Atualmente, os principaisfabricantes de abrigos de cabeça de poço submarinos são ABB Vetco Gray1Cooper Cameron Corp., Dril-Quip, FMC e Kvaerner. Cada um dos principaisfabricantes possui seus próprios projetos, dimensões e detalhes de suspensorde invólucro e abrigo de cabeça de poço patenteados. Muito freqüentemente,um poço é completado sobre os suspensores de invólucro e o abrigo decabeça de poço do fabricante A utilizando suspensor de tubulação e/ou árvorede Natal do Fabricante B. Entretanto, como o projeto de suspensor de invólucroe abrigo do Fabricante A é patenteado, o Fabricante B pode não ser capaz deconectar o seu suspensor de tubulação e/ou árvore de Natal ao abrigo doFabricante A sem taxa de licença do Fabricante A, a fim de projetar oequipamento do Fabricante B para interconectar adequadamente e coincidircom o abrigo de cabeça de poço e o suspensor de invólucro do Fabricante A.
Isso resulta em quantidade substancial de custos e engenharia adicionais ouequipamento adicional (tal como bobina de tubulação) ao selecionar a comprade equipamento do Fabricante B para uso com o abrigo de cabeça de poço doFabricante A. Como cada fabricante de sistema e abrigo de cabeça de poçopossui diversos modelos de abrigos e suspensores de invólucros comdiferentes detalhes patenteados, não é prático nem econômico para outrosfabricantes o acúmulo de inventário de equipamento para instalação sobreequipamento de cabeça de poço de outros fabricantes. Além dos custosadicionados, ele também aumenta o tempo de fornecimento, quefreqüentemente é de importância vital para o dono do poço.
Objetos da Invenção
Objeto principal da presente invenção é o fornecimento de umsistema de conclusão de poços submarinos que seja adaptado para uso comabrigos de cabeça de poços de todos os fabricantes.Outro objeto é o fornecimento de conjunto suspensor de tubulaçãoadaptado para posicionamento no abrigo de cabeça de poço, independentementede quaisquer detalhes patenteados do abrigo de cabeça de poço.
Outro objeto é o fornecimento de conjunto suspensor detubulação universal que seja adaptado para uso em uma série de abrigos decabeça de poço.
Outro objeto da presente invenção é o fornecimento de conjuntosuspensor dè tubulação universal adaptado para uso em abrigos de cabeça depoço de dois ou mais fabricantes.
Outro objeto da presente invenção é o fornecimento de conjuntosuspensor de tubulação disposto e projetado para colocação em abrigo decabeça de poço de poço perfurado na terra, de tal forma que o conjuntosuspensor de tubulação seja independente de detalhes e dimensõespatenteadas deste abrigo de cabeça de poço.
Outro objeto da presente invenção é o fornecimento de método deinstalação de conjunto suspensor de tubulação universal em abrigo de cabeçade poço, em que o conhecimento de superfícies de depósito no abrigo decabeça de poço é indisponível.
Descrição Resumida da Invenção
A presente invenção é realizada em conjunto de suspensão detubulação por gravidade para sistema de conclusão de poços de petróleo e gáse método de sua instalação. O conjunto de suspensão de tubulação porgravidade para poço submarino ou poço terrestre inclui abrigo de suspensor detubulação que é posicionado no abrigo da cabeça de poço. O conjuntosuspensor de tubulação inclui mecanismo de vedação e trava que fornecevedação e suporte de trava da tubulação de produção em posição abaixodesse abrigo de cabeça de poço no conjunto de invólucro de produção.Subconjunto de perfuração conectado entre a extremidade superior do conjuntode suspensão de tubulação por gravidade e a extremidade inferior do conjuntode árvore de Natal fornece funcionalidade hidráulica e elétrica abaixo no orifícioe acesso anular à tubulação de produção.
O sistema de conclusão de poços de acordo com a presenteinvenção é disposto e projetado para uso com abrigos de cabeça de poço detodos os fabricantes. O conjunto de suspensão de tubulação por gravidade derealização preferida inclui abrigo de suspensor de tubulação posicionado noabrigo de cabeça de poço independente de quaisquer detalhes patenteados doabrigo de cabeça de poço. A realização preferida do conjunto suspensor detubulação por gravidade é "universal", ou seja, adaptada para uso em umasérie de abrigos de cabeça de poços, que incluem abrigos de cabeça de poçosde dois ou mais fabricantes.
Segundo a presente invenção, conjunto suspensor de tubulação éinstalado em abrigo de cabeça de poço em que o abrigo de cabeça de poçosustenta suspensor de invólucro conectado a conjunto de invólucro que delimitaorifício de poço. Conjunto suspensor de tubulação é equipado com abrigo desuspensor de tubulação que possui diâmetro externo disposto e projetado paraencaixe no orifício do abrigo de cabeça de poço. O conjunto suspensor detubulação inclui membro tubular e conjunto de trava conduzido pelo abrigo desuspensor de tubulação, ambos os quais são dispostos e projetados para encaixeno conjunto de invólucro. O abrigo de suspensor de tubulação posicionado noabrigo de cabeça de poço e o membro tubular e conjunto de trava posicionados nointerior do conjunto de invólucro até que superfície inferior do abrigo de suspensorde tubulação seja posicionado a alguns centímetros acima de extremidade superiordo suspensor de invólucro. O conjunto de trava é ativado contra o lado interno doconjunto de invólucro. Como resultado, o conjunto suspensor de tubulação ésustentado verticalmente pelo encaixe de conjunto de trava do conjunto de invólucroem posição abaixo do abrigo de suspensor de tubulação.Breve Descrição das figuras
Os objetos, vantagens e características da presente invençãotornar-se-ão mais evidentes por meio de referência às figuras que são anexasao presente e nas quais algarismos similares indicam partes similares e emque a realização ilustrada da presente invenção é exibida, nas quais:
a figura 1 é uma vista em corte em elevação que exibe orifíciode poço encapsulado, abrigo de cabeça de poço, bloco de válvula de segurança("BOP") conectado ao abrigo de cabeça de poço e conjuntos de invólucro comsuspensores de invólucros depositados no abrigo de cabeça de poço;
- a figura 2 é uma vista em corte em elevação esquemáticaque exibe conjunto de suspensão de tubulação por gravidade de acordo comrealização preferida da presente invenção rebaixado em orifício de poçoconfinado e abrigo de cabeça de poço com ferramenta de condução desuspensor de tubulação;
- a figura 2A é uma vista ampliada da parte inferior da figura 2;
- a figura 3 é uma vista em corte em elevação esquemáticaampliada de realização preferida do conjunto de vedação e trava do conjuntode suspensão de tubulação por gravidade das figuras 2 e 2A;
- a figura 4 é uma vista similar à figura 2, com o conjunto devedação e trava disposto no conjunto de invólucro e plugue retraível dispostona tubulação de produção;
a figura 5 é uma vista em corte em elevação esquemáticaque exibe realização preferida de árvore submarina com subconjunto deperfuração conectado ao conjunto de suspensão de tubulação por gravidadeuniversal e abrigo de cabeça de poço;
a figura 6 é uma vista em corte em elevação dosubconjunto de perfuração conectado ao conjunto suspensor de tubulaçãouniversal de acordo com realização preferida da presente invenção, em que assetas indicam trajeto de fluxo anular;
a figura 7 é uma vista em corte do subconjunto deperfuração tomado ao longo das linhas 7-7 da figura 6;
a figura 8 é uma vista similar da figura 6 que exibepassagens para os controles de válvulas de segurança abaixo da superfície einjeção química;
a figura 9 é uma vista ampliada da parte superior da figura 8; e
a figura 10 é uma vista em corte em elevação de parte doconjunto de suspensão de tubulação por gravidade de acordo com outrarealização da presente invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
Uma realização da presente invenção é descrita em detalhes comreferência específica às figuras. A presente invenção refere-se à conclusão depoço que tenha sido perfurado e que possua seu orifício alinhado com oinvólucro. Embora o relatório descritivo escrito abaixo e as figuras anexasilustrem a presente invenção realizada em poço submarino, a presenteinvenção pode também ser realizada em poço terrestre. Com referência àfigura 1, é exibido orifício de poço perfurado típico B que se estende do fundodo mar F para baixo até zona Z1 que se comunica tipicamente com reservatóriode fluidos hidrocarbonetos. É exibido o orifício de poçó B que possui uma sériede conjuntos tubulares de canos de invólucro que se estende do fundo do marF para baixo até o orifício B1 como é bem conhecido na técnica. A série deconjuntos de canos, a partir do conjunto mais externo, inclui abrigo de condutor12, abrigo de cabeça de poço 14, primeiro conjunto de invólucro ou externo 16com suspensor 16a e conjunto de invólucro de produção ou interno 18 comsuspensor 18a. O poço ilustrado na figura 1 representa poço típico para fins deilustração da presente invenção; entretanto, a presente invenção não se limitaa poços com esta configuração precisa. As figuras não são desenhadas emescala devido às tremendas profundidades a que são perfurados os poços.
Ainda com referência à figura 1, o topo do abrigo do condutor 12encontra-se preferencialmente acima do fundo do mar F. O abrigo dè cabeçade poço 14, preferencialmente abrigo de alta pressão, estende-se acima doabrigo do condutor 12. Preferencialmente, o topo do abrigo de cabeça de poço14 encontra-se a cerca de três metros acima do fundo do mar F. O abrigo decabeça de poço 14 inclui tipicamente perfil externo (não exibido) para conexãocom conector 20a de conjunto de válvula de segurança ("BOP") 20 e árvore deNatal de campo petrolífero conforme descrito abaixo. Tipicamente, ossuspensores de invólucros 16a e 18a são depositados e fixados no abrigo dacabeça de poço 14.
Embora não exibido, o abrigo de cabeça de poço 14 incluitipicamente vários perfis internos, dimensões e detalhes para depósito, trava evedação dos suspensores de invólucro empilhados 16a, 18a no abrigo decabeça de poço 14. Cada fabricante de cabeça de poço possui vários abrigosde cabeça de poço com suspensores de invólucros correspondentes para cadaabrigo de cabeça de poço. Como resultado, os suspensores de invólucros 16a,18a instalados no abrigo de cabeça de poço 14 são tipicamente fabricados pelamesma companhia, pois as cabeças de poços de cada fabricante esuspensores de invólucros são diferentes de qualquer outro fabricante.
Seguindo a disposição do invólucro conforme exibido na figura 1,conjunto suspensor de tubulação do estado da técnica é tipicamente conduzidono poço convencional. Embora não exibido, conjunto suspensor de tubulaçãodo estado da técnica típico para poço convencional (ou seja, poço no qualsuspensor de tubulação é depositado no abrigo de cabeça de poço) incluiabrigo que contém conjunto de tubulação de produção que se estende doabrigo substancialmente para baixo até a zona de produção Z. Suspensor detubulação do estado da técnica típico instalado no abrigo de cabeça de poço dafigura 1 é depositado sobre um ou mais ombros 18b no suspensor de invólucrode produção 18a. O peso do conjunto de tubulação suspenso é sustentadopelo suspensor de invólucro de produção 18a. Embora não exibido, osuspensor de invólucro de produção do estado da técnica 18a inclui perfisinternos, dimensões e detalhes para depósito, trava e vedação de suspensorde tubulação do estado da técnica típico no suspensor de invólucro deprodução 18a. De forma similar ao acima, cada fabricante de suspensor deinvólucro possui sua própria configuração patenteada com relação aemparelhamento e conexão com o suspensor de tubulação. Como resultado,em poço convencional típico, o suspensor de tubulação normalmente éfabricado pelo mesmo fabricante do(s) suspensor(es) de tubulação quetambém é tipicamente o mesmo fabricante do abrigo de cabeças de poços.
Com referência ainda à figura 1, o bloco de BOP 20 é exibido como conector 20a, orifício vertical 20b, uma série de aríetes 20r, linha deafogadores 20c e linha mortal 20k. Existem vários tipos e configurações deconjuntos BOP 20 que são apropriados para uso com o abrigo de cabeça depoço 14. O orifício 20b do bloco de BOP 20 é exibido com diâmetro que seaproxima do diâmetro do abrigo de cabeça de poço 14. Entretanto, o diâmetrodo orifício de BOP necessita apenas ter diâmetro que é idêntico ou levementemaior que o diâmetro de qualquer ferramenta ou componente de poço quedeve passar através do bloco de BOP 20 para instalação ou operação detrabalho desejada. O termo "trabalho" é utilizado para designar uma ou maisdentre uma série de operações terapêuticas sobre poço produtor com opropósito de restaurar ou aumentar a produção.
Embora não necessário, pode ser desejável determinar adistância entre a extremidade superior 18c do suspensor de invólucro deprodução 18a e a face superior 14a do abrigo de cabeça de poço 14. Aprofundidade da extremidade superior 18c é tipicamente determinada a partirda profundidade conhecida (dimensões) do bloco de BOP 20. Abrigo de cabeçade poço típico 14 possui cerca de 61 a 91 cm entre a face superior do abrigo14a e a extremidade superior 18c do suspensor de invólucro de produção 18a.
Preferencialmente, o comprimento D entre o topo de um dentre asérie de aríetes de BOP 20r, tal como o aríete 20r' na figura 1, e face interna20f do conector de cabeça de poço BOP 20a é medido e conhecido. Estecomprimento D é denominado dimensão de "espaço para fora", por razões queserão explicadas abaixo. A face interna 20f do conector de cabeça de poço 20aé tipicamente adjacente ou em contato com a face superior 14a do abrigo decabeça de poço 14 quando o bloco de BOP é montado sobre o abrigo decabeça de poço 14.
Conjunto de suspensão de tubulação por gravidade universal 10de acordo com realização preferida da presente invenção é exibido nas figuras2 e 2A. O conjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10 inclui umconjunto de tubulação de produção 22 conectado a abrigo de suspensor detubulação 24. A tubulação de produção 22 define orifício de tubulação deprodução 22a que se estende axialmente através da tubulação 22. O abrigo desuspensor de tubulação 24 inclui orifício de produção 24a em comunicação defluido com o orifício de tubulação de produção 22a. O orifício de produção 24aestende-se de forma substancialmente vertical através do abrigo de suspensorde tubulação 24. Conforme discutido anteriormente, o conjunto de tubulação deprodução 22 estende-se tipicamente para baixo até a zona de produção Ζ. Oconjunto de tubulação de produção 22 pode incluir válvula de segurança abaixoda superfície 26 em profundidade desejada no interior do orifício de poço B.
O abrigo de suspensor de tubulação 24 também incluipreferencialmente passagem anular 24b que se estende através do suspensorde abrigo de tubulação 24. Na realização preferida, válvula de isolamentoanular 28 é incluída no abrigo de suspensor de tubulação 24. A válvula deisolamento anular 28 é disposta e projetada para vedar e fechar a passagemanular 24b.
Com referência à figura 2A, o conjunto de suspensão detubulação por gravidade universal 10 inclui preferencialmente conjunto inferiorsuspensor de tubulação 32 em extremidade inferior do abrigo de suspensor detubulação 24. O conjunto inferior 32 pode ser conectado ou integral com oabrigo de suspensor de tubulação 24. O conjunto inferior 32 incluipreferencialmente conjunto de vedação e trava 34. O conjunto inferior 32 épreferencialmente membro tubular que possui orifício. O membro tubular 32pode ser cano ou mandril que possui orifício através dele. O conjunto inferiorsuspensor de tubulação 32 estende-se preferencialmente em volta do conjuntode tubulação de produção 22 com anel de produção 32a definido entre eles.Embora o conjunto de tubulação de produção 22 possua preferencialmentecomprimento tal que a sua extremidade inferior estende-se aproximadamenteaté a zona de produção Ζ, o conjunto inferior suspensor de tubulação 32 possuipreferencialmente comprimento substancialmente menor que o comprimentodo conjunto de tubulação 22. Preferencialmente, o comprimento do conjuntoinferior 32 é de menos de 50% do comprimento do conjunto de tubulação 22,de maior preferência menos de 25% do comprimento do conjunto de tubulação22 e, de maior preferência, menos de 15% do comprimento do conjunto detubulação 22.
Como o comprimento do conjunto de tubulação 22 depende docomprimento da zona de produção Ζ, o comprimento do conjunto inferior 32com relação ao conjunto de tubulação 22 varia de poço para poço.Preferencialmente, o conjunto inferior 32 possui comprimento na faixa de 30,5cm a 457 m, preferencialmente na faixa de 30,5 cm a 91,4 metros, de maiorpreferência na faixa de 1,52 a 30,5 metros.Preferencialmente, o conjunto de vedação e trava 34 é conduzidopelo membro inferior suspensor de tubulação 32. Preferencialmente, o conjuntode vedação e trava 34 está localizado perto da extremidade inferior do membroinferior suspensor de tubulação 32. Vista ampliada do conjunto de vedação etrava 34 é exibida na figura 3. Preferencialmente, o conjunto de vedação etrava 34 inclui parte tubular com diâmetro externo ampliado 36 que é levementemenor que o diâmetro interno do invólucro de produção 18. Na realizaçãopreferida, o conjunto de vedação e trava 34 inclui aparelho de vedação 38 eaparelho de trava de prevenção de movimentos ou aparelho de trava 40. Oaparelho de vedação 38 e o aparelho de trava 40 podem estar contidos emconjunto unitário ou podem ser conjuntos separados. Em poços que possuemválvula de segurança abaixo da superfície 26, o aparelho de vedação 38 éposicionado no conjunto de invólucro 18 acima da válvula de segurança abaixoda superfície 26. O aparelho de trava 40 também se encontra acima da válvulade segurança abaixo da superfície.
Na realização preferida, o aparelho de trava 40 inclui elementosou tiras, que podem ser metálicas ou não metálicas, adaptadas para encaixeno interior do invólucro de produção 18. Quando encaixado, o aparelho detrava 40 encaixa o interior do invólucro 18 e "fixa" ou evita o movimento verticaldo conjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10 com relação aoinvólucro de produção 18.
O aparelho de vedação 38 inclui elemento de vedação, que podeser de material elastomérico ou outro (incluindo compostos) ou vedaçãometálica, adaptado para formar vedação anular entre o invólucro de produção18 e a parte tubular 36, por exemplo, por compressão. O aparelho de vedação38 e o aparelho de trava 40 podem ser ativados independentemente ouativados em conjunto. Preferencialmente, a ativação e a desativação doaparelho de trava 40 e do aparelho de vedação 38 são controladashidraulicamente por meio das portas 42a e 42b, conforme explicado abaixo. Aativação e a desativação podem também ser ativadas ou desativadaseletrônica, mecânica ou eletricamente.
Conforme exibido na figura 2A, preferencialmente uma ou maislinhas de controle hidráulico 44 estendem-se ao longo do abrigo de suspensorde tubulação 24 para fornecer controle hidráulico para dispositivos abaixo doabrigo de suspensor de tubulação 24. Linhas de controle hidráulico podem sernecessárias, por exemplo, para ativar e desativar o aparelho de vedação 38 e oaparelho de trava 40. Além disso, linha de controle hidráulico 44a pode sernecessária para conduzir a válvula de segurança abaixo da superfície 26.
Preferencialmente, estas linhas de controle hidráulico 44 são conduzidas noanel de produção 32a entre o membro inferior 32 e o conjunto de tubulação deprodução 22, conforme exibido na figura 2A. A linha de controle hidráulico daválvula de segurança abaixo da superfície 44a encontra-se preferencialmenteem anel 22b entre o conjunto de invólucro de produção 18 e o conjunto detubulação de produção 22 abaixo da extremidade inferior do conjunto devedação e trava 34 conforme exibido na figura 2A.
Novamente com referência às figuras 2 e 2A, o conjunto desuspensão de tubulação por gravidade 10 é preferencialmente rebaixado noorifício de poço confinado B e no abrigo de cabeça de poço 14 com ferramentacondutora de suspensor de tubulação 30. A ferramenta condutora desuspensor de tubulação 30 é adaptada para travar a extremidade superior doabrigo de suspensor de tubulação 24. A ferramenta condutora de suspensor detubulação 30 inclui preferencialmente orifício de produção 30a que se estendeao longo da ferramenta condutora 30 e comunica-se com o orifício de produçãode suspensor de tubulação 24a. A ferramenta condutora de suspensor detubulação 30 também inclui preferencialmente orifício de acesso anular 30bque se comunica com a passagem anular de suspensor de tubulação 24b e aslinhas hidráulicas 30c que se comunicam com as linhas hidráulicas 44 doabrigo de suspensor de tubulação 24. A ferramenta condutora de suspensor detubulação 30 inclui preferencialmente linhas para injeção química e hidráulicaabaixo no orifício (não exibidas) para comunicação com linhas similares noabrigo de suspensor de tubulação 24.
A ferramenta condutora de suspensor de tubulação 30 incluipreferencialmente mandril superior 46 que possui porca de ajuste de mandrilespaçada 48 ou mecanismo similar em parte superior. Preferencialmente, aporca 48 ou o mandril 46 e a porca 48 possuem comprimento ajustável porrazões explicadas abaixo. Conforme indicado acima com referência à figura 1,a dimensão de espaço D é a distância medida e conhecida entre o topo dosaríetes BOP 20r' e a face interna 20f do conector de cabeça de poço 20a dobloco de BOP 20. Esta distância de espaço D é constante para o bloco de BOP20 e é preferencialmente medida antes do rebaixamento do bloco de BOP 20na água. Conforme exibido na figura 1, a distância de espaçamento D tambémcorresponde à distância entre o topo dos aríetes BOP 20r' e a face superior14a do abrigo de cabeça de poço 14 quando o bloco de BOP 20 for conectadoao abrigo de cabeça de poço 14.
Com referência à figura 2, a porca de ajuste 48 e o mandrilsuperior 46 da ferramenta condutora de suspensor de tubulação 30 sãopreferencialmente "ajustados" antes de iniciar-se as operações de "condução"ou instalação do conjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10. Omandril 46 e a porca de ajuste 48 são ajustados de tal forma que o abrigo desuspensor de tubulação 24 seja recebido na elevação desejada no abrigo decabeça de poço 14 quando a porca de ajuste 48 entrar em contato com osaríetes BOP parcialmente fechados 20r' conforme exibido na figura 2. A porcade ajuste 48 na realização preferida possui diâmetro externo maior que odiâmetro externo do mandril superior 46. À medida que o conjunto desuspensão de tubulação por gravidade 10 aproxima-se da sua profundidadedesejada, a porca de ajuste de diâmetro maior 48 "afunda" sobre os aríetes 20r'que são fechados até diâmetro menor que o diâmetro da porca de ajuste 48,mas maior que o diâmetro do mandril.
Com referência às figuras 2 e 2A, a operação de instalaçãopreferida do conjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10 inclui orebaixamento, por meio de tubo ascendente (não exibido) e bloco de BOP 20,do conjunto de tubulação de produção 22, do conjunto de vedação e trava 34,do membro tubular inferior suspensor de tubulação 32 e do abrigo desuspensor de tubulação 24 com a ferramenta condutora de suspensor detubulação 30 e conjunto de tubulação de instalação 50, preferencialmente canode perfuração. O aríete BOP 20r' é parcialmente fechado após a passagem doabrigo de suspensor de tubulação 24 e a parte inferior da ferramenta condutorade suspensor de tubulação 30. Com o aríete 20r' fechado ou parcialmentefechado contra o mandril superior 46, a operação de rebaixamento prossegueaté que a porca de ajuste 48 entre em contato com o aríete 20r' e pare aferramenta suspensora de tubulação 30 na distância previamente determinada.
A distância previamente determinada posiciona adequadamente o abrigo desuspensor de tubulação 24 em elevação prescrita com relação ao abrigo decabeça de poço 14. Na realização preferida da presente invenção, a distânciapreviamente determinada posiciona adequadamente o abrigo de suspensor detubulação 24 no abrigo de cabeça de poço 14. A distância previamentedeterminada pode posicionar, por exemplo, a extremidade superior do abrigode suspensor de tubulação 24 em até 2,5 ou 5 cm acima ou abaixo dasuperfície superior do abrigo de cabeça superior 14. Com a porca de ajuste 48em contato com o aríete 20r', o membro tubular inferior suspensor de tubulação32 e o conjunto de vedação e trava 34 são mantidos verticalmente na posiçãono conjunto de invólucro de produção 18.Em seguida, se desejado, fluido de conclusão de poço é circuladono poço. Preferencialmente, os aríetes BOP 20r' são vedados em volta domandril superior 46. O fluido de conclusão de poço é bombeado do mastro parabaixo até a linha mortal 20k do bloco de BOP 20 e para o orifício de acessoanular da ferramenta de condução de suspensor de tubulação 30b, apassagem anular de suspensor de tubulação 24b, o anel de produção demembro inferior 32a e o anel de tubulação de produção 22b e retornou para asuperfície através do orifício de tubulação de produção 22a, o orifício deprodução de suspensor de tubulação 24a, o orifício de produção de ferramentade condução 30a e o orifício 50a do conjunto de tubulação de instalação 50.Alternativamente, o fluido de conclusão pode ser bombeado para baixo peloorifício do conjunto de tubulação de instalação 50a, pelo orifício de produção daferramenta de condução 30a, pelos orifícios de conjunto de produção esuspensor de tubulação 22a e 24a e em volta do embalador de produçãoinferior 52 e até os orifícios anulares 22b, 32a para a passagem anular dosuspensor de tubulação 24b, o orifício anular de ferramenta de condução 30b eaté a superfície através do afogador BOP ou linhas mortais 20c, 20k. O fluidode conclusão é circulado no poço antes que o embalador inferior 52 sejadefinido para formar vedação entre o invólucro de produção 18 e a tubulaçãode produção 22 na extremidade inferior do poço. Deve-se compreender que ascirculações acima de fluido de conclusão podem ser conduzidas antes oudepois da configuração do aparelho de vedação 38.
Em seguida, o conjunto de vedação e trava 34 é ativado,preferencialmente de forma hidráulica, por meio das linhas de controlehidráulico para forçar o aparelho de trava 40 (vide figura 3) em encaixe travadofirme com o invólucro de produção 18. O aparelho de trava encaixado 40 evitaou evita substancialmente movimento vertical relativo entre o membro tubularinferior 32 e o invólucro de produção 18. Mediante ativação do aparelho devedação 38, o aparelho de vedação 38 forma vedação hermética a gases oufluidos entre o membro tubular inferior 32 e o invólucro de produção 18. Oconjunto de vedação e trava 34 pode incluir um conjunto de tiras que possuemelementos metálicos que fixam o invólucro de produção 18. Vedaçãoelastomérica ou outra é preferencialmente comprimida pelas tiras definidaspara formar a vedação hermética para fluidos. Preferencialmente, o conjunto devedação e trava 34 é conjunto embalador modificado do tipoconvencionalmente utilizado em cavidades para isolar zonas de produção etc.
Essa tecnologia de conjunto embalador representativo é geralmente descritanas Patentes Norte-Americanas n° 6.769.491, 5.988.276, 5.271.468 e4.296.806 e disponível comercialmente por meio de companhias tais como aHalliburton Company, Baker Hughes Inc. e Weatherford/Lamb, Inc. Odepositante incorpora integralmente como referência ao presente as PatentesNorte-Americanas n° 6.769.491, 5.988.276, 5.271.468 e 4.296.806.
Nesta realização preferida da presente invenção, o conjunto devedação e trava 34 encaixado no invólucro de produção 18 fornece suporte devedação e carga do conjunto de suspensão de tubulação por gravidade universal 10no poço. O conjunto de vedação e trava 34 fornece sustentação de carga verticalpara sustentar o conjunto suspensor de tubulação universal 10 e resistir às forçasverticais que podem ser exercidas contra o conjunto 10. Esta vedação, trava esuspensão do conjunto suspensor de tubulação 10 é realizada e instalada sem anecessidade de conhecer nenhuma dimensão crítica patenteada no abrigo decabeça de poço 14 e/ou suspensores de invólucros 16a, 18a. Além disso, nestarealização preferida, o abrigo de suspensor de tubulação 24 não é necessário epreferencialmente não trava nem veda o abrigo de cabeça de poço 14 ou ossuspensores de invólucros 16a, 18a.
Com o conjunto de vedação e trava 34 ativado e definido, avedação pode ser testada sob pressão de cima ou abaixo do conjunto devedação e trava 34. A vedação pode ser testada sob pressão de cima por meiode fechamento da válvula de isolamento anular 28 no abrigo de suspensor detubulação 24 e com os aríetes 20r' vedados em volta do mandril superior 46,bombeando fluido a partir da superfície através da linha mortal 20k, para baixoapós o aríete aberto 20r", em volta do lado externo da ferramenta de conduçãode suspensor de tubulação 30 no orifício BOP 20b, na área anular entre oabrigo de cabeça de poço 14 e o abrigo de suspensor de tubulação 24 e naárea anular entre o invólucro de produção 18 e o membro inferior 32.
Preferencialmente, após o teste bem sucedido do conjunto devedação e trava 34, o embalador inferior 52 é configurado para vedar o anel detubulação de produção 22b perto do fundo do conjunto de tubulação de produção22. O embalador inferior 52 pode ser testado de baixo abrindo-se a válvula deisolamento anular 28 e fechando-se os aríetes BOP 20r* e os aríetes inferiores 20r"em volta da ferramenta de condução de suspensor de tubulação 30. Para o teste depressão, a pressão é acumulada por meio de bombeamento de fluido para baixopelo orifício de conjunto de tubulação de instalação 50a, o orifício de produção deferramenta de condução de suspensor de tubulação 30a, o orifício de produção desuspensor de tubulação 24a e o orifício de tubulação de produção 22a para baixodo embalador 52. Se, durante o teste, vazar fluido do embalador 52, pressão efluido são absorvidos através do anel de tubulação 22b, válvula anular 28 epassagem anular 24b, entre os aríetes 20γ" e 20r" e até a linha mortal 20k.
Com referência à figura 4, preferencialmente membro defechamento ou plugue é rebaixado (tal como por meio de linha de fio) parabaixo pelo orifício do conjunto de tubulação de instalação 50a e orifício deprodução de suspensor de tubulação 30a e definido no orifício 22a datubulação de produção 22. O membro de fechamento 54 é preferencialmenteplugue retraível e, de maior preferência plugue retraível de linha de fio. Narealização preferida, o membro de fechamento 54 é definido na tubulação deprodução 22 em profundidade igual ou abaixo do conjunto de vedação e trava34. Alternativamente, o membro de fechamento 54 pode ser definido natubulação de produção 22 no conjunto de vedação e trava 34 ou acima deste,ou no orifício de produção de abrigo de impulsor de tubulação 24a.
Após definir e testar o conjunto de vedação e trava 34, o embaladorinferior 52 e o membro de fechamento 54, com a válvula de segurança abaixo dasuperfície 26 e a válvula de isolamento anular 28 fechadas, a ferramenta decondução de suspensor de tubulação 30 é desconectada do abrigo de suspensorde tubulação 24 e recuperada para a superfície. O bloco de BOP 20 é removido emseguida do abrigo de cabeça de poço 14.
Em seguida, conjunto de árvore 60 é rebaixado da superfíciesuperior da água por meio de conjunto de cano 50, preferencialmente conjuntode perfuração, e ferramenta de condução de árvore 56 conforme exibido nafigura 5. O conjunto de árvore 60 é exibido possuindo orifício de produção 62,válvula mestre de produção 64, válvulas de asa de produção 66 e válvulaIimpadora de produção 68. O conjunto de árvore 60 também inclui orifícioanular 70 e válvula mestre anular 72. O conjunto de árvore 60 possui conectorde cabeça de poço de árvore 60a adaptado para vedar e conectar-se ao abrigode cabeça de poço 14.
O conjunto de árvore preferido 60 exibido na figura 5 édenominado geralmente árvore mono-orifício; a presente invenção aplica-se,entretanto, não apenas à árvores monoorifícios, mas também a árvores deorifícios duplos e multiorifícios e árvores de teste. Além disso, embora apresente invenção seja particularmente apropriada para aplicação submarina,ela pode também encontrar aplicação para poços de superfície.
A figura 5 exibe o conjunto de árvore 60 com subconjunto deperfuração de suspensor de tubulação para árvore 74 que fornece váriasinterconexões entre o conjunto de árvore 60 e o conjunto de suspensão detubulação por gravidade universal 10. O subconjunto de perfuração 74 épreferencialmente instalado na extremidade inferior do conjunto de árvore 60antes de rebaixar o conjunto de árvore 60 para o abrigo de cabeça de poço 14.
O subconjunto de perfuração 74 inclui orifício de produção 74a em encaixevedado com o orifício de produção de árvore 62 e forma encaixe vedado com oorifício de produção de abrigo de suspensor de tubulação 24a medianteinstalação do conjunto de árvore 60 sobre o abrigo de cabeça de poço 14. Deforma similar, o subconjunto de perfuração 74 também inclui orifício anular 74bem encaixe vedado com o orifício anular de árvore 70. O orifício anular 74bforma encaixe vedado com o orifício anular de suspensor de tubulação 24bmediante instalação do conjunto de árvore 60. Uma ou mais linhas de controlehidráulico 74c encontram-se preferencialmente no subconjunto de perfuração74 e fornecem conexão às linhas hidráulicas 24c, 44a e 44b (figura 9) paracontrole de dispositivos e equipamento abaixo no orifício. Além disso, outrasportas ou linhas, tais como linha de injeção química, podem ser fornecidas nosubconjunto de perfuração 74. O uso do termo "linhas" com referência a injeçãoquímica e hidráulica destina-se a incluir tubulação, orifícios ou portas emmembros sólidos, tais como o abrigo de suspensor de tubulação 24 ou osubconjunto de perfuração 74.
A figura 6 exibe realização preferida do subconjunto de perfuração74 conectado ao abrigo de suspensor de tubulação universal 24. Um par deválvulas de isolamento anular 28 é exibido no abrigo de suspensor detubulação 24. O lado direito da figura 6 exibe a válvula direita 28 na posiçãofechada para fechar a passagem anular 24b e o lado esquerdo exibe a válvulaesquerda 28 na posição aberta para abrir a passagem anular 24b.
Preferencialmente, as válvulas de isolamento esquerda e direita 28 assumem amesma posição e são operadas juntas. Conforme exibido nas figuras 6 e 7, osubconjunto de perfuração 74 inclui preferencialmente um par de orifíciosanulares 74b, a fim de fornecer área de fluxo anular de seção cruzadasuficiente, tipicamente em que a área combinada é equivalente à área deseção cruzada de orifício com 3,8 a 5 cm de diâmetro. As extremidadesinferiores dos orifícios anulares 74b encontram-se em comunicação fluida entresi por ranhura ou galeria periférica 74b'. De forma similar, as extremidadessuperiores dos orifícios anulares 74b encontram-se em comunicação fluidaentre si por ranhura ou galeria periférica 74b". Alternativa ou adicionalmente, oconjunto de árvore 60 pode também incluir ranhura periférica para fornecercomunicação fluida para o orifício anular de árvore 70 e a válvula mestre deanel 72 (figura 5). O trajeto de fluxo anular P de baixo do conjunto de vedaçãoe trava 34 até o conjunto de árvore 60 com a válvula de isolamento anular 28aberta é indicado pelas setas na figura 6.
As figuras 8 e 9 exibem passagens para injeção química oucontroles de válvula de segurança abaixo da superfície (SSSV) ou hidráulicas.As vistas seccionais das figuras 8 e 9 foram giradas em ângulo com relação àvista seccional da figura 6. Conforme exibido na figura 9, o subconjunto deperfuração 74 inclui passagens separadas para os controles hidráulicos 74cpara a válvula de segurança abaixo da superfície 26 e para injeção química74d. Galerias similares conforme descrito acima são preferencialmenteevitadas para cada um. São preferencialmente fornecidas vedações entre cadauma das galerias para manter a segregação entre as várias passagens.
Na realização preferida, as larguras (medidas ao longo do eixolongitudinal do subconjunto de perfuração 74) das ranhuras ou galeriasperiféricas são maiores que os diâmetros correspondentes dos orifícios 74b,74c e 74d para permitir comunicação entre as passagens correspondentes aolongo de uma série de variações de espaçamentos verticais entre o abrigo desuspensor de tubulação 24 e o conjunto de árvore 60. A elevação vertical doabrigo de suspensor de tubulação 24 com relação à face superior do abrigo decabeça de poço 14a é previamente determinada e definida por meio do mandrilsuperior de ferramenta de condução 46 e porca de ajuste 48 conforme descritoacima. O conjunto de árvore 60 é instalado sobre o abrigo de cabeça de poço14. O subconjunto de perfuração 74 fornece a ligação de fluidos e controlesentre o abrigo de suspensor de tubulação 24 e o conjunto de árvore 60. Comoo subconjunto de perfuração 74 é preferencialmente unido ao conjunto deárvore 60 antes do rebaixamento do conjunto, é importante que todas asconexões de fluidos e controles entre o abrigo de suspensor de tubulação 24 eo subconjunto de perfuração 74 coincidam automaticamente quando o conjuntode árvore 60 for fixado ao abrigo de cabeça de poço 14. As larguras ampliadasdas ranhuras ou galerias periféricas descritas acima permitem oemparelhamento desejado ao longo de uma série de distâncias entre oconjunto de árvore 60 e o abrigo de suspensor de tubulação 24.
Preferencialmente, as galerias permitem que o subconjunto de perfuração 74coincida adequadamente e comunique-se ao longo de faixa de distânciavertical de cerca de 2,5 a 7,5 cm.
As galerias, conforme descrito acima com relação à realizaçãopreferida, permitem que o conjunto de árvore 60, o subconjunto de perfuração74 e o abrigo de suspensor de tubulação 24 comuniquem-se e coincidam entresi, independentemente da orientação angular dos componentes separados.
Esta característica "não orientada" deste aparelho simplifica a condução einstalação dos componentes submarinos. A presente invenção pode tambémser utilizada com componentes submarinos orientados.
Com o conjunto de árvore 60 fixado e testado, o membro defechamento 54 (vide figura 4) é recuperado para a superfície através dosorifícios da tubulação de produção 22, suspensor de tubulação 24, subconjuntode perfuração 74, conjunto de árvore de Natal 60, ferramenta de condução deárvore 56 e conjunto de tubulação de instalação 50.A figura 10 exibe leve modificação da realização da presenteinvenção exibida e descrita acima. Na figura 10, aparelho de parada 80 éconectado à extremidade inferior do abrigo de suspensor de tubulação 24. Oaparelho de parada 80 é preferencialmente membro de anel que possui partede anel superior 82 e parte de anel inferior 84. Cada parte de anel 82, 84 incluiextremidade rosqueada 82a, 84a, respectivamente, adaptada para encaixeentre si. Preferencialmente, a parte de anel inferior 84 possui extremidadeafilada inferior 84b correspondente ao ombro 18b no suspensor de invólucro deprodução 18a. Preferencialmente, o comprimento do aparelho de parada 80pode ser ajustado por meio do encaixe rosqueado das partes de anel 82 e 84antes da instalação do conjunto de suspensão de impulsor de tubulação 10.Preferencialmente, o comprimento do aparelho de parada 80 é tal que aextremidade afilada inferior 84b entra em contato com o ombro suspensor deinvólucro 18b e transfere o peso do conjunto de suspensão de tubulação porgravidade 10 para o impulsor de invólucro de produção 18a. Desta forma, casoas dimensões e a localização do impulsor de invólucro de produção 18a comrelação ao abrigo de cabeça de poço 14 sejam conhecidas, o aparelho deparada de anel 80 pode ser empregado para fornecer parada vertical aorebaixar e instalar o conjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10.Além disso, o aparelho de parada de anel 80 pode ser utilizado no lugar daporca de ajuste 48 da figura 2. O aparelho de parada de anel 80 não fornecevedação e não fornece resistência a forças verticais; a vedação e a resistênciaa forças verticais ainda são fornecidas pelo conjunto de vedação e trava 34.
Com base no relatório descritivo da presente invenção acima,pode ser atingido conjunto "universal" de componentes de poços submarinos.Novamente com referência à figura 1, por exemplo, tamanho comum dè abrigode cabeça de poço 14 possui diâmetro interno (ID) de 47,3 a 47,6 cm,dependendo do fabricante. Os suspensores de invólucros 16a, 18a instaladosnesses abrigos de cabeça de poço 14 estão tipicamente de 61 a 91,4 cmabaixo da face superior 14a do abrigo de cabeça de poço 14. Desta forma, oabrigo de suspensor de tubulação 24 (figuras 2, 2a) do conjunto de suspensãode tubulação por gravidade universal 10 pode ocupar espaço cilíndrico redondocom cerca de 47 cm de diâmetro e 61 cm de altura na parte superior do abrigode cabeça de poço 14. Como o abrigo de suspensor de tubulação 24 preferidonão inclui mecanismo de trava liberável para travar a parte superior do abrigode cabeça de poço 14 (típico de suspensores de tubulação convencionais), odiâmetro de 47 cm substancialmente é totalmente utilizável pelo abrigo desuspensor de tubulação 24. Este diâmetro maior do abrigo de cabeça de poço14 é vantajoso, pois o "espaço utilizável" para os vários orifícios e passagensnecessários para passar através do abrigo de suspensor de tubulação ésubstancialmente maior que em suspensores de tubulação convencionais.
Preferencialmente, o comprimento do subconjunto de perfuração74 (vide figuras 5, 6) é o mesmo, independentemente do tipo de abrigo decabeça de poço 14 e dos suportes de invólucro 16a, 18a sobre os quais estásendo instalado o conjunto de árvore 60. Isso é conseguido devido ao uso dadimensão de espaço D para posicionar de maneira substancialmente uniformeo suspensor de tubulação 24 com relação ao topo do abrigo de cabeça de poço14, independentemente do tipo de abrigo de cabeça de poço. Isso proporcionasimplicidade de projeto de cabeça de poço para cabeça de poço e permitesubconjunto de perfuração "universal" 74 utilizado com o conjunto de árvorepreferido 60. Certamente, subconjuntos de perfuração separados sãonecessários para tubulação de produção de tamanho diferente.
Deve-se compreender, portanto, que o conjunto de suspensão detubulação por gravidade universal 10, o subconjunto de perfuração 74 e oconjunto de árvore 60 são capazes de instalação sobre vários abrigos decabeça de poço 14 e são, até certo ponto, itens "universais" e "de prateleira", oque elimina custos de fabricação e de engenharia significativos incorridos aoinstalar o conjunto de árvore do Fabricante A sobre abrigo de cabeça de poçodo Fabricante Β. A presente invenção também elimina o uso de bobina detubulação (conector de cabeça de poço e abrigo de cabeça de poço cruzado)montado no abrigo de cabeça de poço do Fabricante B para conduzirsuspensor de tubulação do Fabricante A.
Na realização preferida da presente invenção, o conjunto desuspensão de tubulação por gravidade universal 10, o subconjunto deperfuração 74 e o conjunto de árvore 60 não necessitam de orientação angular.Esta característica simplifica significativamente o procedimento de instalação.Entretanto, a presente invenção não é limitada a disposições sem orientação epode também ser utilizada com componentes que necessitam de orientaçãoentre si. Os métodos de orientação de conjunto de árvore para suspensor detubulação são bem conhecidos na técnica. Um tipo de método de orientaçãoapropriado é descrito na Patente Norte-Americana n° 5.544.707 e éincorporada ao presente como referência. Outro método de orientação émodificar o bloco de BOP 20 com pino para orientar os componentes à medidaque eles passam através do bloco de BOP 20. A orientação dos componentesagrega custos e complexidade ao processo de instalação submarina.
A presente invenção inclui conjunto de suspensão de tubulaçãopor gravidade 10 para poço de petróleo e gás e método de sua instalação. Oconjunto de suspensão de tubulação por gravidade 10 inclui abrigo desuspensor de tubulação 24 que é posicionado no abrigo de cabeça de poço 14.O conjunto suspensor de tubulação 10 inclui mecanismo de vedação e trava 34capaz de fornecer vedação e sustentação de carga da tubulação de produção22 no conjunto de invólucro de produção 18. Subconjunto de perfuração 74conectado à extremidade superior do conjunto de suspensão de tubulação porgravidade 10 e extremidade inferior do conjunto de árvore de Natal 60 fornecefuncionalidade hidráulica e elétrica abaixo no orifício e acesso anular àtubulação de produção 22.
O uso do bloco de BOP 20 para espaço e colocação do conjuntosuspensor de tubulação 10 elimina a necessidade de dimensões exatas doabrigo de cabeça de poço 14 para espaço externo e também elimina anecessidade de quaisquer dimensões de empilhamento interno para interfaceentre o conjunto de árvore submarina 60 e o subconjunto de perfuração 74.
Preferencialmente, o espaço externo do conjunto suspensor de tubulação 10 éobtido por meio de porca de espaço externo ajustável 48 sobre o mandrilsuperior 46 da ferramenta de condução 30 no bloco de BOP 20.
Alternativamente, a elevação previamente determinada pelo espaço externo doconjunto suspensor de tubulação 10 pode ser obtida utilizando aparelho deparada de anel 80, preferencialmente ajustável, depositado no suspensor deinvólucro de produção 18. O uso de tecnologia embaladora de tubulação parafixar a elevação de membro inferior em elevação previamente determinada aolongo do bloco de BOP 20 em vez do abrigo de cabeça de poço 14 permiteinterface de árvore submarina em qualquer sistema de cabeça de poço daindústria. O(s) dispositivo(s) utilizado(s) no sistema elimina(m) o uso do blocode BOP 20 ou também da cabeça de poço para orientação.
O aparelho e os métodos descritos acima são vantajosos, poissão apropriados para uso em abrigos de cabeça de poço 14independentemente de detalhes patenteados referentes ao abrigo. O conjuntode suspensão de tubulação por gravidade 10 de acordo com a realizaçãopreferida da presente invenção elimina a necessidade de uso de abrigo decabeça de poço ou ombros de depósito de suspensor de invólucro para travar evedar o abrigo de suspensor de tubulação 24 na posição. O conjunto desuspensão de tubulação por gravidade 10 de acordo com a realização preferidada presente invenção também elimina a necessidade de vedar o abrigo desuspensor de tubulação 24 ao abrigo de cabeça de poço 14. A realizaçãopreferida elimina estas necessidades por meio de vedação, ancoramento etrava do conjunto de vedação e trava 34 no invólucro de produção 18 suspensopelo suspensor de invólucro 18a no sistema ou abrigo de cabeça de poço.
A presente invenção fornece simplicidade e custos reduzidos deconclusão de poço submarino. O abrigo de suspensor de tubulação 24preferencialmente não é travado, vedado nem sustentado pelo abrigo decabeça de poço 14. Desta forma, o abrigo de cabeça de poço 14 não necessitamais dos detalhes, perfis etc. relacionados especificamente com o abrigo desuspensor de tubulação 24. Além disso, nenhum perfil interno etc. é necessáriono conjunto de invólucro de produção 18 para cooperar com o conjunto devedação e trava 34. Isso fornece flexibilidade de instalação do abrigo desuspensor de tubulação 24 na elevação desejada para garantir a união doespaçamento apropriado pelo subconjunto de perfuração 74 à medida que érebaixado com o conjunto de árvore 60. Mesmo a elevação final do conjunto devedação e trava 34 no conjunto de invólucro 18 pode variar ao longo dedistância substancial alterando-se o comprimento do membro inferior 32.Dependendo de vários fatores relativos a poços, a presente invenção pode serrealizada em uma série de conjuntos de vedação e trava 34 se consideradodesejável.
A presente invenção fornece quantidade substancial de área deseção cruzada adicional disponível para uso no abrigo de suspensor detubulação 24, o que é tremendo benefício. O abrigo de suspensor de tubulação24 pode possuir diâmetro que se aproxima do diâmetro interno do abrigo decabeça de poço 14. A área adicional permite amplo espaço para aumento doorifício de produção ou diversos orifícios de produção, anéis e várias outrasportas e controles etc. que são necessários ou desejados em abrigo desuspensor de tubulação.Segue-se descrição de alguns dos benefícios derivados darealização preferida do conjunto de suspensão de tubulação por gravidade deacordo com a presente invenção:
Para o cliente/usuário, a cabeça de poço torna-se invisível para aconclusão. Isso proporciona economia para o usuário em duas formas:engenharia e interface de hardware. A engenharia é reduzida ao determinar-seinterfaces de suspensores de tubulação tais como tolerâncias deempilhamento, dimensões e questões de compatibilidade. Atualmente, issoinclui questões de conclusões submarinas e de superfície.
Engenharia:
1. O tempo de engenharia gasto na interface é significativo. Osusuários gastam cerca de um homem/semana na engenharia da interface para asua conclusão. Isso geralmente requer dois engenheiros ao custo de US$ 200 porhora, totalizando US$ 16.000 por interface do fabricante. O custo para dois poços éde cerca de US$ 32.000 e para dez poços é de US$ 320.000.
2. Fabricante que fornece desenhos patenteados paratrabalho das questões de interface cobra US$ 10.000 por desenho.Tipicamente, pelo menos dois desenhos são necessários, totalizando US$20.000. Isso é cobrado com base poço a poço, mesmo se os poços foremidênticos e os desenhos forem copiados. Caso o usuário possua dois poços, acobrança é de US$ 40.000 ou, se ele possuir dez poços, a cobrança é de US$200.000. O fabricante de cabeças de poços cobra estas taxas por acesso àssuas informações patenteadas necessárias, o que serve de incentivo monetáriopara o usuário comprar o suspensor de tubulação e árvore de Natal dofabricante de cabeças de poços, em vez de pesquisar a solução comercial maiseconômica para terminar o seu poço submarino.
3. Isso totaliza US$ 36.000 para um poço e US$ 520.000 paradez poços.Fabricação ε interfaces de hardware:
1. Para completar poço utilizando métodos de suspensão detubulação convencionais no interior de cabeça de poço, em que a cabeça depoço é de fabricante diferente da árvore, o sistema de suspensão de tubulaçãoconvencional do fabricante de árvore não é compatível com a cabeça de poço.Portanto, a conclusão do usuário é considerada inútil. Isso significa que aconclusão de US$ 1.300.000 a US$ 2.000.000 do usuário é inútil e ele deveadquirir outra árvore, com custos de tempo, programação e hardware.
2. Caso a situação do poço permita o déficit técnico, pode-seutilizar bobina de cruzamento. Incorre-se, entretanto, nas mesmas questõesexpressas acima em Engenharia. A bobina de cruzamento é montada sobre oabrigo de cabeça de poço e é projetada para acomodar o suspensor de tubulaçãodo fabricante de árvore. Além do maior custo de engenharia, o custo de hardwarepara o cruzamento é de cerca de US$ 500.000 com cerca de US$ 1.500.000 a US$7.000.000 adicionais em custo de difusão de instalação. Este custo de difusãodepende da profundidade da água e da localização geográfica.
3. Árvores horizontais vêm sendo utilizados para assistir nesteparticular. Em árvore horizontal, o abrigo de suspensor de tubulação édepositado e vedado na árvore (bobina) ao contrário do abrigo de cabeça depoço. Entretanto, árvores horizontais possuem preço e também interface deengenharia. Tipicamente, a árvore horizontal possui custo cerca de US$1.000.000 mais alto, bem como custo aproximado de US$ 1.200.000 de uniãoancilar por poço.
4. Na realização preferida do conjunto de suspensão detubulação por gravidade de acordo com a presente invenção, o dispositivo devedação e trava encontra-se no orifício de invólucro. Isso proporciona vantagensnas áreas a seguir: custo e flexibilidade. O custo é reduzido para o usuário, poispode-se utilizar sistema de tubulação de produção com um ou vários orifícios. Issopermite o uso de grandes subconjuntos de perfuração na árvore para reunirmultiorifícios (portas de produção, anular ou hidráulica) por meio de mandris desubconjuntos de perfuração para interface de árvore, de forma a economizar cercade US$ 500.000 a US$ 7.000.000 na árvore e na conclusão.
A presente invenção, incluindo o conjunto de suspensão detubulação por gravidade universal 10, não se limita às realizações preferidasdescritas no presente. O conjunto de suspensão de tubulação por gravidadeuniversal 10 não se limita ao abrigo de suspensor de tubulação sendo recebidono abrigo de cabeça de poço. Ao contrário, o conjunto de suspensão detubulação por gravidade universal 10 pode também ser utilizado em poços nosquais o suspensor de tubulação é recebido, em bobinas de tubulação ouárvores horizontais montadas sobre o abrigo de cabeça de poço. Deve-secompreender que o aparelho de vedação 38 e, opcionalmente, o aparelho detrava 40 seriam ainda posicionados no conjunto de invólucro 18.
Realizações preferidas do conjunto de suspensão de tubulaçãopor gravidade, sistema de conclusão de poços e método de sua instalação deacordo com a presente invenção foram, portanto, descritas. Entretanto, apresente invenção não deverá ser indevidamente limitada ao acima, que foidescrito com propósitos unicamente ilustrativos. Várias modificações ealterações da presente invenção serão evidentes para os técnicos no assunto,sem abandonar o escopo verdadeiro da presente invenção.