BRPI0616216A2

BRPI0616216A2 - dispositivo de separaÇço

Info

Publication number: BRPI0616216A2
Application number: BRPI0616216-9A
Authority: BR
Inventors: Oyvind Stokka; Helge Krohn
Original assignee: Petroleum Technology Co As
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2011-06-14
Also published as: NO20054272D0; US8235123B2; DK1937930T3; NO20054272L; BRPI0616216B1; EP1937930B1; AU2006291640B2; NO325898B1; ATE425343T1; ES2323899T3; WO2007032687A1; US20080245528A1; DE602006005697D1; EP1937930A1; AU2006291640A1

Abstract

DISPOSITIVO DE SEPARAÇçO. A presente invenção se refere a um corpo de vedação (15) (dispositivo de separação) que pode ser utilizado para separação de fluidos em risers utilizados em produção de petróleo offshore a partir de navios de perfuração na superfície do mar. A presente invenção está caracterizada pelo fato de que o corpo de vedação (15) pode ser colocado em posição acima da cabeça de poço (13) utilizando diversos métodos apropriados e, em uma aplicação especialmente preferida, pela utilização de uma ferramenta de instalação (27) que não é de vedação contra a parede interna do riser e que contém um recurso de posicionamento adequado (28), e de que o corpo (15) que forma uma vedação contra a parede interna do riser separa fluidos durante a substituição de fluido de perfuração por água e de água por fluido de perfuração. O corpo (15) pode ser deslocado utilizando força hidráulica ascendente na direção longitudinal do riser na qual fluido é bombeado em uma pressão relativamente alta abaixo para os tubos menores externamente localizados (9, 10, 11) do riser. O corpo pode ser utilizado enquanto o navio de perfuração (1) se levanta relativamente para o leito do mar (3), e ele é independente dos sugadores (extratores) do navio de perfuração para a corda da broca (21) enquanto o fluido está sendo substituido.

Description

" DISPOSITIVO DE SEPARAÇÃO "

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um método paraprevenção da misturação de fluidos em um riser do tipoutilizado em produção de petróleo offshore. A presenteinvenção também inclui um dispositivo para realização do método.

PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO

Em produção de petróleo offshore·,·. navios deperfuração, como mostrados na Figura 1, são. utilizadossobre a superfície do mar para perfuração; de poços .no leito:do mar. Uma cabeça de poço é instalada sobre o.leito do mare está de forma vedada conectada para o: alojamento 'de poçoe proporcionada com a montagem de válvu La necessária (BOP)e dispositivos de conexão para um riser que conecta acabeça de poço para- o navio de 'perfuração na superfície domar. o riser é utilizado em; conexão com o retorno ecirculação de fluidos de perfuração.a partir do poço e estánormalmente preenchido com fluido de perfuração na fase deperfuração.o riser está em adição equipado com tubulaçõesmenores longitudinais, externamente localizadas (linha deestrangulação, de interrupção e opcionalmente de impulsão)[choke, kill and booster Iine - linhas que estrangulam oudiminuem, interrompem ou param e aumentam ou impulsionam avazão] que estão conectadas para um manifold de válvulasobre o navio de perfuração. Estas tubulações sãoutilizadas, inter alia, em conexão com a substituição defluido no riser e para substituição de fluido de perfuraçãono poço se a pressão de poço se eleva e é necessário fechara montagem de válvula (BOP) que está conectada de formavedada para a parte de baixo de cabeça de poço e o riseracima de maneira a prevenir fluxos indesejáveis para forade fluido de perfuração.

Durante perfuração uma corda de broca é utilizada,inserida para o riser e o alojamento como mostrado naFigura 2, que pode consistir de .seções, de tubulação e queem sua extremidade inferior possui'colares de broca e umaponta de broca; G-.fluido'■ de -perfuração é bombea'do sob altapressão abaixo.através da corda de.broca· e supre a ponta de.broca com efeito hidráulico e posteriormente transporta os. .cortes perfurados. .de volta para o navio de perfuração porintermédio " . de. .anel; . . (coroa circular) -ventre, a · ca.vida.de· :de:; perfuração e .a corda de. broca, e após isso no anel da· seção.·''■■. com-alojamentos e após isso.no anel entre o riser e a cordade broca. Durante, perfuração é algumas vezes necessáriodesconectar.o riser. a partir da cabeça de poço. e montagemde válvula, por exemplo, devido· ao fato de mau tempo ou re-localização do navio de perfuração. Antes que o riser venhaa ser desconectado, - a· montagem de válvula de:cabeça de poço(BOP) tem que ser fechada e o fluido de perfuração que estáno interior do riser tem que ser substituído por água demaneira a prevenir a liberação de fluido de perfuração parao ambiente externo durante a operação de desconexão.

Quando desconectando o riser devido ao fato de mautempo durante perfuração, a porção de tubulação que estáabaixo da cabeça de poço irá usualmente possuir umcomprimento que torna impraticável puxar (levantar) eintegridade de comprimento. Em tais casos, a porção detubulação que está entre o navio de perfuração nasuperfície do mar e a cabeça de poço sobre o leito do mar épuxada (levantada) em cima do navio de perfuração e possuiuma ferramenta de retração atada para o mesmo de maneira aapós isso conduzir (correr) esta ferramenta de volta parabaixo para a cabeça de poço onde esta porção de tubulação ésuspensa e desconectada a partir da porção de tubulação queestá acima da cabeça de poço. Depois disto, a porção detubulação é normalmente puxada em cima do navio deperfuração e o riser pode ser desconectado depois que ofluido de perfuração tiver sido .substituído por água. ^

o propósito de substituição do fluido de perfuração noriser: é o de manter o fluido de.perfuração para utilizaçãoposterior e ..para prevenir que este venha a escapar ..para oambiente· externo · durante a operação, de desconexão.

Usualmente, água do mar é ,utilizada', que é bombeada parabaixo para ,a cabeça de poço por intermédio de um manifoldde válvula, através·, das tubulações menores · longitudinaislocalizadas .externamente (linha de estrangulação, deinterrupção e opcionalmente de impulsão) e desloca o fluidode perfuração para fora do riser e de volta para os tanquesde armazenamento do navio de perfuração. É um problema quea água utilizada para deslocar o fluido de perfuração venhaa se misturar com o fluido de perfuração e venha acontaminá-lo. Uma porção do fluido de perfuração tem que,conseqüentemente, de maneira a ser adicionalmenteutilizável, passar por um dispendioso processo depurificação ou esta porção do fluido de perfuração tem queser destruída.

A patente norueguesa número NO 313.712 descreve ummétodo e um sistema para separação de água e fluido deperfuração. Em concordância com este documento, um corpo devedação é apertado (preso) para a parte superior da cordade broca, acima da ferramenta de retração, quando a cordade broca é puxada (levantada) de maneira a atar aferramenta de retração. 0 corpo de vedação, juntamente coma corda de broca a qual ele está apertado, é movimentadoverticalmente no riser tanto pelo peso da corda de broca ouquanto pelos trabalhos de sucção do navio de perfuração epor intermédio disso desloca o fluido que é para sersubstituído. O corpo de vedação está intencionado paravedar contra a parede interna .do riser, prevenindo amisturação de fluidos e ser movimentado -, na direção,longitudinal do riser ao' qual este corpo de vedação estáconectado como um elemento fixado da corda de broca, acimada ferramenta de retração,, e desloca o fluido que. é para-ser substituído.

Existem diversos problemas que podem aparecerutilizando um tal método e dispositivo. Quando o corpo devedação é movimentado descendentemente na direçãolongitudinal do riser e o fluido no interior do riser édeslocado para cima para as tubulações menores (tubulaçõesde estrangulação e interrupção), pressão de bombeamento evariando irá aparecer como um resultado da elevação donavio. Quando a taxa de movimentação aumenta, a pressãocontra o corpo de vedação e aos elementos de vedaçãoelásticos irá aumentar e irão ser submetidos para cargasque podem resultar em vazamento e misturação de fluidos noriser. As tubulações menores possuem um pequeno diâmetrointerno e requerem uma grande quantidade de energia parater fluidos transportados em alta velocidade através dastubulações. São as bombas de alta pressão do navio deperfuração que são utilizadas para este propósito. Istotorna difícil para o corpo de vedação, juntamente com acorda de broca, suprir energia suficiente para odeslocamento do fluido no interior do riser na medida emque estes (corpo de vedação e corda de broca) não possuemmassa suficiente.

0 peso da corda de broca freqüentemente também não ésuficiente para proporcionar pressão satisfatória a partirdo corpo de vedação, e uma taxa satisfatória dé movimentaçãona direção longitudinal do riser. A razão, é, a de que as•tubulações externas menores possuem um pequeno diâmetro egrande, resistência de fluxo. Em . adição, . resistência de.fluxo no manifold de estrangulação e interrupção tem ,que.ser: superada. Adicionalmente, pode ser um problema que asparedes internas do riser não estejam- preparadas paravedação de alta pressão diferencial■através do corpo devedação. A elevação (guindagem) da corda de broca resultana ocorrência ao longo do tempo de rachaduras (rasgos) nasuperfície que faz vedação contra um'corpo de vedação móvelcom alta pressão diferencial difícil, e uma raspagemopcional da parede de tubulação previamente para utilizaçãodo corpo de vedação irá significar uma condução (corrida)adicional da corda de broca no riser, o que é dispendioso econsumidor de tempo. Quando a corda de broca e o corpo devedação são guindados internamente no riser do navio deperfuração, o fluido que é para ser substituído conduz(corre) para fora para um local adequado sobre o navio deperfuração e fluido fresco é depositado através dastubulações menores localizadas externamente utilizando asbombas de lama de alta pressão do navio de perfuração. Namedida em que a corda de broca é puxada para fora do riser,tubulações de broca têm que ser desconectadas a partir dacorda de broca. A corda de broca é parada e suspensa sobredeslizadores sobre o navio de perfuração, que recebe (toma)o peso da corda de broca. As bombas de lama de alta pressãotêm que ser paradas antes que a corda de broca venha a sersuspensa nos deslizadores de maneira a prevenir que o corpode vedação venha a ser movimentado adicionalmenteascendentemente no riser devido ao fato de que a força dapressão abaixo do corpo de vedação pode· exceder a massa dacorda de. broca. A. elevação vertical; dò. navio .de perfuraçãopode; também resultar, no-mesmo em que o. corpo - de" .vedação, é15) movimentado descendentemente, no riser, mas é ..-parado devidoao fato de que o fluido que está abaixo do corpo de vedaçãoe nas tubulações menores externamente localizadas não podeser retornado suficientemente rapidamente em relação para ataxa de elevação vertical do navio de perfuração. Porconseqüência, existe um número de desvantagens .e problemaspotenciais com o estado da técnica como descrito na patentenorueguesa número NO 313.712.

o propósito da presente invenção é o de ter capacidadede remediar as desvantagens do estado da técnica comodescritas anteriormente. Um dos objetivos da presenteinvenção é o de proporcionar um método e um dispositivo queprevinem a misturação de fluidos em conexão com oesvaziamento de fluido de perfuração em um riser quando oriser é desconectado a partir da cabeça de poço. É tambémum objetivo da presente invenção o de proporcionar umobjetivo que elimina as desvantagens, no evento em queexistem depósitos internos no riser, de ter que conduzir(correr) um raspador em uma operação separada antes dainserção de um corpo de separação de fluido. É um objetivoadicional da presente invenção o de proporcionar umasolução que melhor utiliza tubulações existentes de maneiraa substituir fluido em um riser. É também um objetivo dapresente invenção o de proporcionar uma solução que possaser disposta no ponto de utilização e rapidamente acionadaou tomada novamente sem ter sido utilizada.

Os objetivos são conseguidos em concordância com apresente invenção pelas características que estão:descritaslevando-se em consideração o método e o método comoapresentados na descrição ν posteriormente e nasreivindicações de patente acompanhantes.

APRESENTAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção se refere para um método parasubstituição de fluidos. em um riser do tipo utilizado emprodução de petróleo offshore, onde o riser constitui umaconexão entre uma cabeça de poço sobre o ou acima do leitodo mar e um navio de perfuração como explanadoanteriormente.

Em concordância com a presente invenção, um corpo emum primeiro estado está conduzindo (correndo) abaixo paraum ponto de utilização no riser, onde ele é acionado em umestado de vedação ativo contra o riser no qual ele éprojetado para segregação dos fluidos, depois do que ocorpo é movimentado mecanicamente ou hidraulicamente nadireção longitudinal do riser e substituição de fluido éconcluída sem qualquer misturação dos fluidos.

Em concordância com uma concretização preferida dapresente invenção, o corpo no primeiro estado estáconduzindo (correndo) abaixo para o ponto de utilização,este ponto de utilização preferivelmente estando em umaposição imediatamente acima da cabeça de poço. Em umaconcretização da presente invenção, uma tal posição iráestar acima da cabeça de poço e da abertura de tubulaçõesmenores externas entre o riser e o navio, por exemplo,linhas de interrupção. O transportamento do corpo érealizado de uma maneira adequada preferivelmente pelautilização de um recurso de transportamento tal como umatubulação de broca, linha de cabos, tubulação em espiral,cabo cerâmico, ou os. assemelhados. Em concordância com umaconcretização preferida da presente invenção, .o corpo éliberado a partir do recurso de transportamento em um pontode utilização .e é acionado em um estado de vedação ativocontra o riser, de maneira que ele atua como um corpo deseparação entre fluidos no riser. 0 corpo pode também serconduzido abaixo para o ponto de utilização sem utilizaçãode um recurso de transportamento mecânico, por exemplo, porser bombeado abaixo para o ponto de utilização. Em um talcaso, o corpo poderia estar em um estado ativo quandocolocado no riser, em tal exemplo, não existindo nenhumatubulação de broca, linha de cabos ou outros recursos nointerior do riser.

Em uma concretização preferida da presente invenção, ocorpo, quando conduzindo (correndo) abaixo para o ponto deutilização no riser, está disposto em um dispositivo deinstalação. No ponto de utilização, o corpo irá serliberado a partir do dispositivo de instalação e acionadopara o estado de vedação ativamente contra o riser. 0dispositivo de instalação pode ser um dispositivo adequadoque está conectado para o recurso de transportamento eliberado a partir do recurso de transportamento no ponto deutilização antes que o corpo venha a ser liberado para umestado ativo. 0 dispositivo de instalação não necessita sertransportado por um recurso de transportamento. 0dispositivo de instalação pode, juntamente com o corpo, serconduzido (corrido) abaixo para o ponto de utilização pelobombeamento, depois do que o corpo é liberado para umestado de vedação ativamente contra o riser. 0 dispositivode instalação pode também estar conectado para o recurso detransportamento e . acompanhá-lo quando o recurso detransportamento é puxado a partir do riser depois que ocorpo tenha sido liberado, ou ele pode formar uma parte daferramenta de' retração e, por conseqüência, primeiro serpuxado juntamente com a ferramenta de retração. Em um talcaso como o último, a liberação da ferramenta de retraçãopode coincidir com o acionamento do corpo de vedaçãoativamente contra o riser. Em concordância com um aspectoda presente invenção, o corpo pode ser liberado e acionadoem uma função de vedação contra o riser por intermédio deum dispositivo de posicionamento em cooperação com odispositivo de instalação.

Em concordância com uma outra concretização dapresente invenção, o corpo no primeiro estado pode serconduzido (corrido) através de uma tubulação de broca parao ponto de utilização no riser onde, sobre liberação apartir da tubulação de broca, ele é acionado para um estadode vedação contra o riser. Nesta concretização da presenteinvenção, o corpo, também no primeiro estado quandoconduzido (corrido) através da tubulação de broca, podeestar em ponto de apoio (em fronteira) de vedação contra ointerior da tubulação de broca e, por conseqüência, formaruma barreira entre fluidos.

Em uma concretização da presente invenção, um recursode raspagem está atado para o recurso de transportamentoe/ou para o dispositivo de instalação que, sobre introduçãodo corpo para o ponto de utilização, desempenha uma limpezada parede de riser. Por conseqüência, o riser está limpoantes que o corpo, que está em seu estado ativo, venha aser vedado contra o riser, venha a ser conduzido (corrido)para o riser enquanto ele possui uma função de vedaçãoentre dois fluidos no riser.

Em concordância com uma concretização do método dapresente invenção, fluido é bombeado para o riser atravésde uma ou mais tubulações conectadas para o riserimediatamente acima da cabeça de poço, referido fluido, porconseqüência, deslocando o corpo ascendentemente na direçãolongitudinal do riser.

A presente invenção também se refere a um dispositivopara utilização para separação de fluidos em um riser dotipo utilizado em produção de petróleo offshore, onde oriser constitui uma conexão entre a cabeça de poço sobre oou acima do leito do mar e um navio de perfuração. Emconcordância com a presente invenção, o dispositivocompreende um corpo que possui um primeiro estado no qualele é transportado para um ponto de utilização no riser eum segundo estado no qual ele possui uma função de vedaçãocontra o riser, em que ele está de forma vedada em ponto deapoio (em fronteira) contra o riser e separa fluidos noriser.

Em concordância com uma concretização preferida dapresente invenção, o corpo no primeiro estado está dispostoem um dispositivo de instalação que possibilita ao fluidofluir através do dispositivo de instalação, compreendendodispositivos para liberação do corpo no ponto deutilização. 0 dispositivo de instalação pode ser construídocom um mecanismo de ejeção e/ou um mecanismo deposicionamento que está configurado de uma maneiraadequada, tal como, mas não limitada a,

■hidraulicamente/mecanicamente comprimida, função de mola,cilindros, elétrico, expansão de gás, etc., de maneira aliberar o corpo a partir do dispositivo de instalação.

Adicionalmente, o dispositivo de instalação podecompreender recurso para conexão está de maneira liberadapara um recurso de transportamento, por exemplo, umatubulação de broca, tubulação em espiral, linha de cabos,etc. Em uma outra concretização da presente invenção, odispositivo de instalação pode alternativamente estarconectado para o ou formar uma parte de um dispositivo deretração para retração de uma seção inferior da tubulaçãode broca na cabeça de poço quando a porção inferior datubulação de broca é liberada a parir de uma porçãosuperior da tubulação de broca que está no riser.

Em uma concretização da presente invenção, odispositivo de instalação pode compreender dispositivosraspadores para raspagem da parede interna do riser quandoo dispositivo de instalação e o corpo estão conduzindo(correndo) para o ponto de utilização para o corpo noriser. Alternativamente, é conceptivel que o dispositivo deinstalação pode compreender outros dispositivos pararealização de outras atividades no riser quando o corpoestá conduzindo (correndo) para a posição na qual ele estápara ser acionado para um estado de vedação contra o riser.

Em uma concretização possível da presente invenção, odispositivo de instalação pode compreender uma luva quepossui um diâmetro externo menor do que um diâmetro internodo riser, em que no espaço anular entre a superfícieexterna da luva e do riser podem estar proporcionadoselementos raspadores que possibilitam ao fluido fluir aolongo da luva e onde o corpo está de maneira liberadadisposto no interior da luva. 0 dispositivo de instalaçãopode ser construído com um mecanismo de maneira liberadapara o dispositivo de separação e aberturas para a passagemde fluidos.

Por intermédio de um método e de um dispositivo emconcordância com a presente invenção é possível separarfluidos em um riser durante a substituição de, por exemplo,lama de perfuração, sem que · os fluidos venham a sermisturados, enquanto eliminando ou reduzindo asdesvantagens do estado da técnica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção irá ser descrita em maioresdetalhes posteriormente, com referência para exemplos nãolimitantes de uma concretização da presente invençãoilustrada nos Desenhos das Figuras acompanhantes, em que osexemplos de concretizações são:A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um navio deperfuração que por intermédio de um riser está conectadopara uma cabeça de poço sobre o leito do mar;

A Figura 2 é uma vista de seção esquemática de umacabeça de poço onde uma ferramenta de retração e umdispositivo em concordância com uma primeira concretizaçãoda presente invenção estão conectados para uma corda debroca e estão no interior de um riser imediatamente acimada cabeça de poço;

A Figura 3 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço na Figura 2, mas aqui a parte superior da corda debroca foi desconectada a partir do corpo de vedação;

A Figura 4 é uma vista de seção esquemática de umacabeça de poço onde' uma segunda concretização da presenteinvenção compreendendo o corpo de vedação sendo colocadoacima da cabeça de poço e da montagem de válvula utilizandoum cabo;

A Figura 5 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço na Figura 2, mas aqui a porção superior da corda debroca foi desconectada a partir de uma terceiraconcretização do corpo de vedação que está internamentemontado no dispositivo de instalação;

A Figura 6 é uma vista de seção esquemática de umacabeça de poço onde uma quarta concretização da presenteinvenção compreendendo o corpo de vedação internamenteinstalado no dispositivo de instalação foi posicionadoacima da cabeça de poço e da montagem de válvula utilizandoum cabo;

A Figura 7 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço e uma quinta concretização da presente invenção coma porção superior da corda de broca desconectada a partirda ferramenta de retração que suporta a seção inferior dacorda de broca;

A Figura 8 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço com a quinta concretização da presente invenção,onde a tubulação de broca foi puxada ou retornada sobre aconexão para as tubulações localizadas externamente (linhade estrangulação, de interrupção e de impulsão), onde aextremidade da tubulação de broca está aberta e onde odispositivo de separação, em um estado dobrado, está emposição no interior da tubulação de broca de maneira a serbombeado para a posição no riser;

A Figura 9 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço com a quinta concretização da presente invenção,onde a tubulação de broca foi puxada ou retornada sobre aconexão para as tubulações localizadas externamente (linhade estrangulação, de interrupção e de impulsão), onde aextremidade da tubulação de broca está aberta e onde odispositivo de separação tinha sido bombeado para o riser eestá internamente vedando contra a parede interna do riser;

A Figura 10 é uma vista de seção esquemática da cabeçade poço e da quinta concretização da presente invenção,onde a tubulação de broca foi puxada ou retornada para asuperficie/piso de broca e onde o dispositivo de separaçãoé bombeado através do riser e está internamente vedandocontra a parede interna do riser na extremidade superior doriser; e

A Figura 11 é uma vista de seção esquemática do risere do dispositivo de instalação com o dispositivo deseparação montado internamente.As Figuras são somente representações esquemáticas e apresente invenção não está limitada para as concretizaçõesnelas representadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

Como pode ser observado a partir dos Desenhos, naFigura 1, a presente invenção se refere à substituição defluido em um riser (8) como descrito na introdução dopresente pedido de patente. Como pode ser observado apartir da Figura 2, quando o riser (8) está para serdesconectado a partir da cabeça de poço (13) e da montagemde válvula (12), a corda de broca (21) tem que ser retraidana cabeça de poço (13) pela conexão de uma ferramenta deretração (22). Na mesma operação, um corpò' de vedação. (15)em concordância com uma primeira concretização da presenteinvenção, pode ser conectado para- a corda de broca (21')imediatamente acima da ferramenta de retração (22). O corpode vedação (15), alternativamente com um dispositivo deinstalação (27) em concordância com uma terceiraconcretização da presente invenção como mostrado na Figura5, pode ser uma parte da ferramenta de retração (22) . 0corpo, de vedação (15) possui uma área de fluxo aberta (29),como mostrado na Figura 11, de forma que ele está conectadopara a corda de broca (21'), o que possibilita que a cordade broca (21' ) de ferramenta de retração (22) venha a serconduzida (corrida) rapidamente para a cabeça de poço (13)através do fluido que está no interior do riser (8) , nocaso mostrado na Figura 2 sem o dispositivo de instalação(27). Uma outra variação em concordância com a terceiraconcretização da presente invenção como mostrada na Figuraé aquela quando conectada para a ferramenta de instalação(27) , a área de fluxo (25) , como mostrada na Figxira 11entre a parede interna do riser (8) e a parede externa dodispositivo de instalação (27), irá proporcionar uma áreade fluxo aberta (29) necessária para instalação do epassagem para o fluido de perfuração para uma rápidainstalação da ferramenta (22). A porção da corda de broca(21') que está acima da ferramenta de retração (22) édesconectada. Ao mesmo tempo ou depois disto, o corpo devedação (15) é também desconectado a partir da porçãosuperior da corda de broca (21') e a área de fluxo aberta(29) é fechada, por exemplo, naquelas válvulas que sãomantidas abertas pela conexão com a corda de broca (21')estando fechada quando a corda de broca (21') "é liberada,como mostrado na Figura 3. Na terceira concretização comomostrado na Figura 5, o corpo (15) está disposto em umprimeiro estado conectado juntamente com o dispositivo deinstalação (27) . Para liberação do corpo (15), podeexistir, por exemplo, mas não limitado a, uma bola ou umdardo, etc., que está colocado dentro, para bombeamento, oué deixado cair abaixo internamente através da corda debroca (21') e abaixo para o dispositivo de instalação (27),aonde a bola irá, quando ela encontra constrições internas,possuir um dispositivo de posicionamento (28) que vincula(introduz) a configuração do dispositivo de instalação (27)com cavidades e canais (24), como mostrado na Figura 11, eo bombeamento de fluidos através da corda de broca (21')irá aplicar pressão para o dispositivo de instalação (27) eo corpo (15) irá ser liberado a partir do/bombeado parafora do dispositivo de instalação (27) , em que as gaxetas(arruelas de vedação) (31) do corpo (15), como mostrado naFigura 11, irão ser estendidas/expandidas para vedaçãocontra a parede interna do riser (8) e formação de umapartição de fluido, por intermédio disso obtendo um segundoestado do corpo (15).

Em concordância com a concretização mostrada na Figura3, o navio de perfuração pode agora iniciar as bombas dealta pressão e começar bombear água abaixo através dastubulações longitudinais localizadas externamente [linha deestrangulação (9), de interrupção (10) e de impulsão (11) ]enquanto a porção superior da corda de broca (21') éguindada (levantada) em cima do navio de perfuração (1) emuma desejada velocidade. Em concordância com uma terceiraconcretização mostrada na Figura 5, o dispositivo deinstalação (27) irá ser guindado (levantado)' com a corda debroca (21') em uma desejada velocidade.

O elemento de vedação (15) em concordância com aprimeira concretização mostrada na Figura 3 pode estardesconectado a partir da corda de broca (21) e (21') nacabeça de poço (13), enquanto uma montagem de elementos devedação forma a vedação contra a parede de tubulaçãointerna do riser (8) e um mecanismo acionável fecha a áreade fluxo aberta no corpo de vedação (15). Uma outravariação é a de que o dispositivo de separação (15) emconcordância com a terceira concretização mostrada naFigura 5 está montado internamente no dispositivo deinstalação (27), por exemplo, por intermédio dos elementosde vedação/gaxetas (arruelas de vedação) localizadosexternamente (31) sobre o dispositivo de separação (15), equando o dispositivo de instalação (27) está em posiçãoacima da cabeça de poço (13) , o dispositivo de separação(15) é liberado e, de uma maneira apropriada, a montagem deelementos de vedação (31) que forma a vedação contra aparede interna do dispositivo de instalação (27) irá serliberada e vedada contra a parede interna do ríser (8) . Umavedação contra a superfície externa da tubulação (21' )permite ao corpo (15) ser movimentado hidraulicamenteascendentemente na direção longitudinal do riser (8), aolongo da direção longitudinal da tubulação (21')independentemente de se o dispositivo de separação (15)está internamente montado no dispositivo de instalação(27) , enquanto ele tem capacidade de auxiliar reparação emanutenção da posição no interior do dispositivo deinstalação (27) e vedação no interior do anel (da coroacircular) (26).

Em concordância com uma segunda concretizaçãoilustrada na Figura 4, o corpo de vedação (15) (dispositivode separação) pode também ser, mas não limitado a, umelemento que tem capacidade de ser transportado para acabeça de poço (13) descendentemente na direçãolongitudinal do riser (8) por intermédio de um outrorecurso de transportamento apropriado, convenientemente,por exemplo, um cabo (23) (linha de cabo) e uma disposiçãode polia (24) e de guindaste (25) , abaixo para a cabeça depoço (13) a partir do piso de broca (16) , mas que émovimentado ascendentemente na direção longitudinal doriser (8) pelo bombeamento descendentemente através dastubulações menores localizadas externamente (9) , (10) e(11) . 0 elemento de vedação (15) pode, conseqüentemente,ser desconectado a partir do cabo (23) utilizando um métodoadequado. Uma montagem de elementos de vedação (31) forma avedação contra a parede interna do tubo do riser (8) e ummecanismo acionável fecha a área de fluxo aberta (29) nocorpo de vedação (15). Em uma quarta concretização dapresente invenção como mostrada na Figura 6, o corpo (15) étransportado abaixo para a cabeça de poço (13) enquantomontado internamente em um dispositivo de instalação (27) eé liberado de uma maneira adequada utilizando umdispositivo de posicionamento (28), tal como, mas nãolimitado a, liberação de mola controlada remotamente,elétrico, expansão de gás, material de oxidação, mecanismode ejeção operado mecanicamente e/ou hidraulicamente, etc.por intermédio do que o dispositivo de instalação (27) éguindado (levantado) para o convés de broca utilizando cabo(linha de cabo) (23).

O corpo de vedação (15) (dispositivo de separação')pode também ser, mas não limitado a, um elemento que podeser transportado para a cabeça de poço (13)descendentemente na direção longitudinal do riser (8) porintermédio de sua própria massa e gravidade especifica queé maior do que a gravidade especifica da lama deperfuração, não mostrada na Figura. Acionamento de funçõesnecessárias do corpo de vedação (15) pode ser efetivadoutilizando transmissão magnética de baixa freqüência ououtro método adequado. 0 corpo de vedação (15) é após issomovimentado ascendentemente na direção longitudinal doriser (8) por intermédio de bombeamento descendentementeatravés das tubulações menores localizadas externamente(9) , (10) e (11) . Uma montagem de elementos de vedaçãoforma a vedação contra a parede de tubulação interna doriser (8) e um mecanismo acionável fecha a área de fluxoaberta (29) que está dentro do corpo de vedação (15). Aquitambém, é conceptivel que o corpo de vedação/dispositivo deseparação (15) esteja montado no dispositivo de instalação(27), o dispositivo de instalação (27) possuindo umdispositivo de posicionamento interno adequado (28) para odispositivo de separação (15). Um método convenientelevando-se isto em consideração pode ser, mas não estálimitado a, por exemplo, liberação de mola controladaremotamente, elétrico, material de oxidação, mecanismo deejeção operado mecanicamente e/ou hidraulicamente, etc.

0 fluido de perfuração no interior do riser (8) éagora deslocado pela água em concordância com o métodoexistente, e flui de volta para os tanques de fluido sobreo navio de perfuração (1) através do manifold de fluido,. mas sem que o fluido de perfuração venha a se tornarcontaminado com água em qualquer extensão significativa. Aposição vertical do corpo de vedação (15) no riser (8) podeser identificada pelo registro de volume de bombeamento oupor intermédio de transmissão magnética de baixa freqüênciaou de outro método apropriado.

Quando o corpo de vedação (15) (dispositivo deseparação) tiver deslocado o fluido de perfuração no riser(8) , este permanece em posição no topo da coluna de água noriser (8). 0 corpo de vedação (15) pode ser tomado(recebido) em cima do piso de broca por um dispositivo deelevação sobre o piso de broca e uma ferramenta associadaque adapta (fixa) um ponto de atamento sobre o corpo devedação (15) .

0 riser (8) pode agora ser desconectado a partir dacabeça de poço (13) e da montagem de válvula (12).

Quando o navio de perfuração (1) está novamenteconectado para a cabeça de poço (13) e para a montagem deválvula (12), o corpo de vedação (15) pode ser abaixadopara a cabeça de poço (13) utilizando uma das anteriormentemencionadas concretizações descritas acima, por exemplo,por intermédio de uma corda de broca ou cabo e com ou semum dispositivo de instalação, e desconectado. Se uma cordade broca é utilizada, a porção superior (21') da corda debroca irá ser guindada (levantada) em cima do navio deperfuração (1) . As bombas de alta pressão são acionadas ecomeçam a bombear fluido de perfuração abaixo dastubulações menores localizadas externamente [linha deestrangulação (9) , de interrupção (10) e de impulsão (11)]do riser (8) de maneira que a água que está no interior doriser (8) acima do corpo de vedação (15) é deslocada e podeser coletada nos tanques internos do navio de perfuração(1) para tratamento adicional ou descarregamento (depósito)sobre em terra (no solo).

Quando a água no interior do riser (8) tiver sidodeslocada pelo fluido de perfuração, a porção superior(21' ) da corda de broca com a porção superior da ferramentade retração (22) podem ser abaixadas e conectadas para aparte inferior da corda de broca (21) que foi retraídasobre a cabeça de poço (13). A corda de broca (21) e (21' )é após isso guindada (levantada) e a ferramenta de retração(22) é desconectada sobre o navio de perfuração (1) antesque a perfuração possa continuar.

O método em concordância com a presente invençãosubstancialmente reduz a necessidade para purificação edestruição de fluido de perfuração contaminado em que ovolume de fluido de perfuração contaminado é reduzidosignificativamente. A utilização do método irá, porconseqüência, resultar em ganhos econômicos e ambientaisconsideráveis.

0 dispositivo de instalação (27), como indicado naFigura 11, pode, por exemplo, ser construído como descritoposteriormente, mas não está limitado para aquelaconstrução.

O dispositivo de instalação (27) pode possuir diversospropósitos além do acionamento como uma unidade deinstalação para o dispositivo de separação (15) . Odispositivo de instalação (27) pode ser conectado para umaseção que está adaptada para atuar como um elemento deinserção (32) na corda de broca (21) e não estáinternamente vedado contra a parede interna do riser (8) ,mas pode também operar por ser equipado com elementos devedação, tal como um elemento de empacotamento entre odispositivo de instalação (27) e o elemento de inserção(32) na corda de broca (21) , ou em uma concretização comoum elemento padrão (standard) da corda de broca (21) . Umelemento de inserção neste contexto significa, mas não estálimitado a ser, um elemento que pode estar tanto umelemento acoplado e quanto um elemento conectado em umacorda de broca (21) que está projetada para transporte e/ouposição do dispositivo de instalação (27). Umaconcretização pode ser a de que o dispositivo de instalação(27) está conectado para um elemento de inserção (32) nacorda de broca (21) possuindo uma configuração interna talcomo, mas não limitada a, uma das seguintes: cavidadeinterna, constrição interna no diâmetro interno dodispositivo de instalação (27) e seção de instalação[elemento de inserção (32)], uma pluralidade de passagensde lado a lado na parede (24) do elemento de inserção (32),um mecanismo de fechamento de cavidade interna, transiçõespara a conexão para tubulação de broca (21) no topo e nofundo. Adicionalmente, o elemento de inserção (32) pode serconfigurado, mas não limitado a, possuir variações dediâmetro no diâmetro externo acima, em ou abaixo da posiçãodo corpo de vedação (15) (dispositivo de separação).

O dispositivo de instalação (27) pode, em um exemplo,ser feito na forma de uma super estrutura para o corpo devedação (15) (dispositivo de separação) para o propósito denão estar vedando contra as paredes internas do riser (8).A configuração interna do dispositivo de instalação (27)pode ser equipada e configurada de diferentes maneiras parao propósito em que quando o dispositivo de instalação (27)para o corpo de vedação (15) está na posição desejada parainstalação no riser (8) acima da cabeça de poço (13), estedispositivo de instalação (27) possui uma função e modo deoperação (modus operandi) como, por exemplo, um dispositivode posicionamento (28) que aciona o corpo de vedação (15) eposiciona o corpo de vedação (15) na posição correta noriser (8).

Uma concretização pode ser a de que o dispositivo deinstalação (27) é projetado possuindo um dispositivo deposicionamento interno (28) que pode ser de vedação contraa parede interna do dispositivo de instalação (27), quepossui como sua função liberar o corpo de vedação (15) noriser (8) pelo acionamento interno, por exemplo, por umafunção de mola, cilindros, material de oxidação (expansãode gás), eletricamente, mecanismo de ejeção operadomecanicamente e/ou hidraulicamente, etc. 0 mecanismo deejeção/dispositivo de posicionamento (28) possui como seupropósito e está projetado para tracionamento do corpo devedação (15) para fora do dispositivo de instalação (27) demaneira que os elementos de vedação (31) do corpo devedação (15) são liberados e formam contato de vedaçãoentre o corpo de vedação (15) e a parede interna do riser(8) na posição correta acima da cabeça de poço (13).

O dispositivo de instalação (27) pode ser configuradode maneira tal que ele pode ser instalado e puxado para oriser (8) utilizando diferentes ferramentas de instalaçãotais como, mas não limitadas por, uma tubulação de broca,tubulação em espiral, linha de cabos, cabos de compósito,uma prancha levadiça a partir do piso de broca ou outrorecurso. Outros objetivos e funções do dispositivo deinstalação (27) podem ser, mas não estão limitadas a,proteção para os elementos de vedação (31) (gaxetas,arruelas de vedação) do corpo de vedação e implementaçãodurante instalação no riser (8) , empacotamento epreservação durante armazenamento antes e opcionalmentedepois de utilização, proteção de manipulação no exteriordo riser (8), etc. Em adição, o dispositivo de instalação(27) pode proporcionar economia de custos e de tempo aindamais na medida em que o dispositivo de instalação (27) como corpo de vedação (15) podem ser conduzidos (corridos)abaixo para posição acima da cabeça de poço (13) quandosituações poderiam ser construídas, tais como condições detempo e altura de onda (maré alta) pioradas, o que por suavez significa que preparação para desconexão a partir dacabeça de poço (13) tem que ser feita. Em uma tal situação,a corda de broca (21) pode ser retraída e o dispositivo de

instalação (27) com o corpo de vedação (15) colocados em

posição acima da cabeça de poço (13) prontamente paradesenvolvimento e substituição de fluido de perfuração nointerior do riser (8) . Se a situação devesse novamentemudar para o melhor e a substituição de fluido deperfuração devesse se provar ser desnecessária, aintegridade de dispositivo de instalação (27) com o corpode vedação (15) pode ser puxada para fora do riser (8) semter sido acionada e irá, por conseqüência, resultar emeconomias substanciais em termos tanto de custos e quantode tempo.

Uma quinta concretização da presente invenção estámostrada nas Figuras 7 - 10. Os princípios são os mesmoscomo nas concretizações anteriormente e aqui se irá somentedescrever a diferença. Quando a ferramenta de retração (22)foi retraída na cabeça de poço (13) e desconectada, a seçãode tubulação (21'), onde seção de tubulação (21')significa, mas não está limitada a, uma tubulação de broca,tubulação em espiral ou outros elementos possuindo umacavidade aberta interna, irá estar dentro do riser (8) emuma condição onde a seção de tubulação (21') possui umaextremidade aberta acima da cabeça de poço (13) comomostrado na Figura 7. Nesta posição, um elemento/dispositivo de separação (15) pode ser colocado no interiorda seção de tubulação (21' ) , o qual é de um caráter econfiguração tal que ele tem capacidade de ser deslocadointernamente ou de movimentação no interior da seção detubulação (21') a partir do piso de broca abaixo para aextremidade aberta acima da cabeça de poço (13) comomostrado na Figura 8. Esta movimentação interna pode serefetivada pelo bombeamento/deslocamento do dispositivo deseparação (15) através da seção de tubulação (21'). Quandoo corpo (15) ou o dispositivo de separação é bombeado parafora da extremidade aberta da seção de tubulação (21' )acima da cabeça de poço (13) , ele irá se expandir para setornar internamente de vedação contra as paredes internasdo riser (8) , e o dispositivo de separação irá possuir umaconfiguração que o possibilita à formação de um separadorde fluido entre água e fluido de perfuração, como mostradona Figura 9. O caráter e configuração do dispositivo deseparação (15) podem, por exemplo, ser configurados como,mas não limitados a, possuir uma consistência homogênea queao mesmo tempo possui a habilidade de receber (tomar)compressão de maneira a ter capacidade de movimentaçãointernamente em uma peça única com, por exemplo, a seção detubulação (21') enquanto possuindo a habilidade de expandirquando o elemento é liberado no riser (8) de maneira àvedação internamente contra as paredes internas do riser (8).

A configuração pode, por exemplo, ser um corpohomogêneo de alta expansão (esponja), dardo (materialelástico de alta expansão), ou um material elásticopossuindo uma cavidade interna que pode ser expandida pelautilização, por exemplo, de liberação de material deoxidação (expansão de gás), elementos metálicos inclinadosou não inclinados ou uma combinação dos mesmos, fluidos oumassas internamente expandidos ou não expandidos ou umacombinação dos mesmos. 0 dispositivo de separação (15) podepossuir mecanismos de liberação para o meio de expansão quepodem ser controlados/acionados, por exemplo, porintermédio de liberação eletrônica, mecânica, hidráulica ouuma combinação das mesmas.

o método e o dispositivo em concordância com apresente invenção significativamente reduzem a necessidadepara purificação e destruição de fluido de perfuraçãocontaminado. A utilização do método irá, por conseqüência,resultar em ganhos econômicos e ambientais consideráveis.

Em adição, o dispositivo de separação em concordânciacom a presente invenção pode proporcionar economia decustos e de tempo ainda mais na medida em que o dispositivode separação pode ser conduzido (corrido) abaixo para aposição acima da cabeça de poço quando situações poderiamser construídas, tais como uma piora em condições de tempoe em altura de onda (maré alta) , o que por sua vezsignifica que preparações para desconexão a partir dacabeça de poço têm que ser feitas. Em uma tal situação, aseção de tubulação pode ser retraída e o dispositivo deseparação colocado em posição acima da cabeça de poçoprontamente para desenvolvimento e substituição de fluidode perfuração no interior do riser. Se a situação devesseapós isso mudar para o melhor e substituição de fluido deperfuração devesse se provar ser desnecessária, aintegridade de dispositivo de separação pode ser puxadapara fora do riser sem ter sido acionada, ou bombeadaatravés do riser depois de ter sido acionada, e irá, porconseqüência, ter resultado em economias substanciais emtermos tanto de custos e quanto de tempo. Ela pode apósisso ser removida a partir da seção de tubulação sobre opiso de broca não utilizada/não usada.

A presente invenção foi até agora explanada comreferência para diferentes concretizações exemplificativas.

Entretanto, a presente invenção não é para ser consideradacomo estando limitada para as concretizações ilustrativas,preferidas e vantajosas descritas anteriormente, mascertamente um número de variações e de modificações emrelação para a descrição anteriormente apresentada sãoconceptiveis, as quais estão dentro da competência daquelesespecializados no estado da técnica e as quais também caemdentro do escopo de proteção da presente invenção comodefinida nas reivindicações de patente posteriormente. Ocorpo de vedação (dispositivo de separação) pode, porexemplo, ser deslocado na direção longitudinal do riserutilizando outros métodos apropriados tal como operaçãomecânica e pode possuir dispositivos apropriados paraposicionamento do corpo em relação à cabeça de poço.

O corpo de vedação (dispositivo de separação) eopcionalmente incluindo o dispositivo de instalação, podetambém ser utilizado para segregação de fluidos sem aferramenta de retração ser utilizada. O corpo de vedação(dispositivo de separação) é uma montagem de partespossuindo componentes bem conhecidos de per se.

Claims

1. Um método para substituição de fluido em um riser(8) do tipo utilizado em produção de petróleo offshore,onde o riser (8) constitui uma conexão entre uma cabeça depoço (13) sobre o ou acima do leito do mar (3) e um naviode perfuração (1), caracterizado pelo fato de que um corpo(15) em um primeiro estado é conduzido para um ponto deutilização no riser, acionado para um estado de vedaçãoativo relativo para o riser no qual ele é projetado para;segregar ' os fluidos,, depois/ do. que o 'corpo· (15) ! é^movimentado, mecanicamente, 6ú hidraulicamente na direção'longitudinal do riser (8) , è substituição ; de fluido é-concluída sem qualquer misturação. . ν ... - ......

2 . Um- método de acordo com a · reivindicação 1,caracterizado pelo fato de - que o' corpo (15) no primeiroestágio é conduzido, abaixo para o ponto de utilização,preferivelmente imediatamente acima da cabeça de poço (13) ,de uma maneira adequada, preferivelmente com o auxílio ueum recurso de transportamento tal como uma tubulação debroca (21, 21'), linha de cabo, tubulação em espiral, cabocerâmico, ou os assemelhados, depois do que ele é liberadoa partir do recurso de transportamento e acionado para umestado de vedação ativo contra o riser.

3. Um método de acordo com as reivindicações 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que o corpo (15) , quandoconduzido para o ponto de utilização no riser, estádisposto em um dispositivo de instalação (27), depois doque o corpo (15) é liberado a partir do dispositivo deinstalação (27) e para o estado de vedação ativo contra oriser.

4. Um método de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o corpo (15) é liberado eacionado para uma função de vedação contra o riser porintermédio de um dispositivo de posicionamento (28) emcooperação com o dispositivo de instalação (27).

5. Um método de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o corpo (15) no primeiroestágio é conduzido através de uma tubulação de brocaabaixo para o ponto de utilização no riser onde, sobreliberação a partir., da tubulação de. broca, ele é acionado.para um estado de'vedação contra o riser.

6. Um método de acordo' com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de q,ue o corpo (15), no primeiroestágio quando conduzido através da tubulação de broca,está em ponto de apoio de vedação contra o interior datubulação de broca e forma uma barreira entre fluidos.

7. Um método de acordo com uma das reivindicações 2 --4, caracterizado pelo fato de que um recurso de raspagem(30) está atado para o recurso de transportamento e/ou odispositivo de instalação que, quando da inserção do corpo(15) para o ponto de utilização, desempenha uma limpeza daparede de riser.

8. Um método de acordo com as reivindicações 1 e 2,caracterizado pelo fato de que fluido que desloca o corpo(15) ascendentemente na direção longitudinal do riser (8) ébombeado através de uma ou mais tubulações (9, 10, 11)conectadas para o riser imediatamente acima da cabeça depoço (13).

9. Um dispositivo para utilização para separação defluidos em um riser (8) do tipo utilizado em produção depetróleo offshore, onde o riser (8) constitui uma conexãoentre uma cabeça de poço (13) sobre o ou acima do leito do-mar (3) e um navio de perfuração (1) , caracterizado pelofato de que o dispositivo compreende um corpo (15)compreendendo recurso de maneira que ele possui um primeiroestágio no qual ele é transportado para o ponto deutilização no riser e um estado acionado de -vedaçãorelativo para o riser, no qual ele está de forma vedada emapoio contra o riser e separa fluidos no riser. : v :

10. Um dispositivo de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que ο'..-corpo" (15)·.· em. umíprimeiroestágio está disposto em um dispositivo . de instalação ^ (27)que possibilita ao fluido (33) fluir através do dispositivo^de instalação (27), compreendendo recurso para liberação docorpo (15) no ponto de utilização.

11. Um dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o dispositivo de instalação(27) é construído com um mecanismo de ejeção e/ou mecanismode posicionamento (28) para o dispositivo de separação (15)que está configurado de uma maneira adequada tal comohidraulicamente/mecanicamente comprimida, função de mola,cilindros, elétrico, expansão de gás, etc.

12. Um dispositivo de acordo as reivindicações 9 ou-10, caracterizado pelo fato de que o corpo (15) ou odispositivo de instalação (27) compreende recurso paraconexão de maneira liberada para um recurso detransportamento, por exemplo, uma tubulação de broca,tubulação em espiral, linha de cabos, etc.

13. Um dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o dispositivo de instalação(27) compreende dispositivos de .ráspagem (30) para raspagemda parede interna do riser' quando ■ o dispositivo deinstalação (27) e o corpo (15) estão conduzindo (correndo)para o ponto de utilização para o corpo (15) no riser.

14. Um dispositivo de acordo as: reivindicações 10 ou-11, caracterizado pelo- fato '.:de que. o dispositivo de·instalação (27) compreende uma luva que possui um diâmetroExterno menor do que um diâmetro interno do riser, em queno espaço entre a superfície externa da· luva e do riseréstãò. proporcionados elementos raspadores (30) quepossibilitam ao fluido fluir (25) ao longo da luva e onde ocorpo (15) está de maneira liberável disposto no interiorda luva.

15. Um dispositivo de acordo uma ou mais dasreivindicações 9 - 13, caracterizado pelo fato de que ocorpo (15) está conectado para a e pode ser desconectando apartir da, e/ou forma uma parte de ferramenta de retração(27) para retração de uma porção inferior do riser.