BRPI0903049A2 - protetor de perfuração recuperável em alto-mar - Google Patents

Abstract

PROTETOR DE PERFURAçãO RECUPERAVEL EM ALTO-MAR. Um método e um sistema para recuperar uma bucha de desgaste de dentro de um conjunto de cabeça de poço submarino, O sistema inclui uma ferramenta de recuperação posicionada em um cabo de aço que se insere na bucha. Os fechos na ferramenta se projetam radialmente para fora e se conjugam com um sulco na superfície interna da bucha. Um macaco hidraulícamente atuado é incluído com a ferramenta e se projeta de modo descendente até o conjunto de cabeça de poço para tracionar a bucha a partir de seu acoplamento temporário no conjunto de cabeça de poço. Um veículo operado remotamente pode ser usado para auxiliar o posicionamento da ferramenta e para prover hidráulica e/ou controle para operar o fecho e o macaco.

Description

"PROTETOR DE PERFURAÇÃO RECUPERÁVEL EM ALTO-MAR"

Referência cruzada a pedidos relacionados

0 presente pedido reivindica prioridade e obeneficio do Pedido de Patente Provisório sob Número de SérieU.S. 61/079.636, depositado no dia 10 de julho de 2008, cujaintegridade da descrição se encontra aqui incorporada atitulo de referência.

1. Campo da invenção

A presente invenção refere-se, em geral, à produçãode poços de petróleo e gás e, em particular, a um conjunto decabeça de poço tendo de uma bucha de desgaste seletivamenteremovível.

2. Descrição da técnica relacionada

Os sistemas para produção de petróleo e gás apartir dos orifícios do poço submarinos incluem, tipicamente,um conjunto de cabeça de poço submarino que inclui umalojamento de cabeça de poço fixado a uma abertura de poço,onde o;.....poço se estende através de uma ou mais formaçõesprodutoras de hidrocarboneto. Os suspensores de tubagem erevestimento são assentados no interior do alojamento paraapoiar o revestimento e a tubagem de produção inseridos nopoço. 0 revestimento forra o poço, isolando, desse modo, opoço da formação circundante. A tubagem repousa, tipicamente,,de modo concêntrico no interior do revestimento e fornece umconduto para a produção dos hidrocarbonetos aprisionados nointerior da formação.

Os conjuntos de cabeça de poço também incluem,tipicamente, uma árvore de produção que se conecta àextremidade superior do revestimento de cabeça de poço. Aárvore de produção controla e distribui os fluidos produzidosa partir do poço. Os conjuntos de válvula são fornecidos,tipicamente, no interior das árvores de produção de cabeça depoço para controlar o fluxo de petróleo e gás proveniente deuma cabeça de poço e/ou para controlar o fluxo de fluidocirculante para dentro e para fora de uma cabeça de poço. Asválvulas de gaveta e outras válvulas do tipo haste deslizantetêm um elemento de válvula ou disco e operam movendo, de modoseletivo, a haste de modo a inserir/remover o elemento daválvula para/a partir do fluxo de fluido a fim deinterromper/permitir o fluxo quando desejado.

Em algumas técnicas, o operador opera o tubo deperfuração através de partes de uma árvore de produção eperfura o poço mais profundamente antes que o poço sejaconcluído. A árvore de produção tem superfícies de vedaçãointerna que poderiam ser danificadas pelo tubo de perfuraçãogiratório. A fim de evitar danos, o operador instalará umprotetor de perfuração, também denominado "bucha dedesgaste", o qual é uma luva que se encaixa no interior dodiâmetro interno da árvore de produção. Após alcançar umaprofundidade total, o operador recupera a bucha de desgaste,tipicamente, com o uso da coluna do tubo de perfuração. Ooperador pode, então, operar uma coluna de tubagem e assentaro suspensor de tubagem na árvore de produção ou um alojamentode cabeça de poço que apóia a árvore de produção. As buchasde desgaste recuperáveis também são empregadas no momento deperfuração através de outros elementos de cabeça de poçosubmarino, como um alojamento de cabeça de poço. Normalmente,um condutor submarino irá conectar-se ao elemento de cabeçade poço, como a árvore ou alojamento de cabeça de poço, e ooperador opera e recupera o tubo de perfuração e a bucha dedesgaste através do condutor submarino.

Sumário da invenção

Um método e um sistema para recuperar uma bucha dedesgaste a partir do interior de um conjunto de cabeça depoço submarino. O método inclui o provimento de umaferramenta de recuperação tendo de um elemento de macacoseletivamente extensível e um fecho de bucha seletivamenteativável, sendo que o fecho de bucha acopla a ferramenta derecuperação com a bucha e estende o elemento de macaco apartir da ferramenta e o pressiona contra o conjunto decabeça de poço com a finalidade de que a ferramenta derecuperação e a bucha sejam juntamente impelidas emafastamento do conjunto de cabeça de poço. Em um exemplo, oengate do fecho da bucha é realizado com a bucha. A buchapode incluir uma reentrância em sua superfície interna e ofecho da bucha pode estar em uma parte da ferramenta derecuperação inserível na bucha e pode ser configurada para seestender, de forma seletiva, radialmente para fora a partirda ferramenta de recuperação e se encaixa na reentrância,acoplando, desse modo, a ferramenta de recuperação e a bucha.

Em um exemplo, o elemento de macaco pode ser substancialmentéparalelo ao eixo geométrico da bucha para que o mesmoestabeleça o contato do conjunto de cabeça de poço lateralcom a periferia externa da bucha. O elemento de macaco podeser disposto em uma parte da ferramenta de recuperação tendode uma periferia externa que é maior do que a periferiaexterna da bucha. Após o travamento da ferramenta derecuperação com a bucha, o método pode incluir, ainda, asuspensão da ferramenta de recuperação e da bucha a partir doleito submarino. Um veículo operado remotamente (ROV) podeser posicionado, de modo opcional, no leito submarino e podeacoplar-se, operativamente, com a ferramenta de recuperação epode ser usada para operar a ferramenta de recuperação. :Abucha pode ser uma bucha de desgaste e o orifício pode ser umorifício principal do conjunto de cabeça de poço. Em umexemplo de uso, a bucha pode ser temporariamente retida nointerior do orifício por meio de um conjunto de anéis emsulcos respectivamente formados na superfície externa da30 bucha e na superfície interna da perfuração e sendo que ossulcos são, ao menos parcialmente, encaixados entre si.

Também é apresentado aqui um método de completaçãode um leito submarino de poço. Nesse exemplo, o método incluio provimento, no fundo do mar, de um elemento de cabeça depoço dotado de um orifício principal e uma bucha de desgasteacoplada no interior do orifício principal, o assentamento deuma ferramenta de recuperação sobre o elemento de cabeça depoço dotado de uma parte no elemento de cabeça de poço e noexterior da periferia do orifício principal, o travamento daferramenta de recuperação com a bucha de desgaste, odesacoplamento da bucha de desgaste a partir do orifícioprincipal exercendo-se uma força de separação sobre oelemento de cabeça de poço e a ferramenta de recuperação, aremoção da bucha do interior do orifício principal,assentamento dos tubos e acessórios no interior do orifícioprincipal e o assentamento de uma árvore de produção sobre oelemento de cabeça de poço. Uma coluna da perfuração pode sérinserida através do orifício principal e da bucha de desgastee pode ser usada para perfurar um poço no fundo do mar. Em umexemplo, a ferramenta de recuperação pode ter uma partesuperior cuja periferia externa entra em contato com umasuperfície superior do elemento de cabeça de poço quecircunscreve o orifício principal; a ferramenta pode incluiruma parte inferior fixada inserível no interior da bucha dedesgaste. Um sulco pode ser incluído na bucha de desgaste quecircunscreve sua superfície interna. Um fecho pode serincluído na parte inferior da ferramenta que se projeta, deforma seletiva, radialmente para fora, portanto, em umexemplo, o travamento da ferramenta de recuperação com abucha de desgaste é realizado através da projeção do fecho demodo a encaixá-lo ao sulco. Um elemento de macaco pode serfornecido na ferramenta de recuperação que é de formaseletiva extensível a partir de sua parte superior. Aseparação da bucha de seu orifício principal pode envolver aextensão do elemento de macaco a partir do elemento superiorde modo a pressioná-lo contra o elemento de cabeça de poçoaplicando-se a força de separação. Um veículo operadoremotamente (ROV) pode ser acoplado com a ferramenta derecuperação para operar a ferramenta de recuperação.Também é descrita aqui uma ferramenta derecuperação útil para recuperar uma bucha de desgaste dointerior do elemento de cabeça de poço submarino. Aferramenta pode incluir uma parte superior para o engateatravés de um cabo de içamento para assentar-se em umaextremidade superior do elemento de cabeça de poço, uma parteinferior que depende da parte superior e que tem umaperiferia externa menor do que a parte superior para serinserida no interior do elemento de cabeça de poço, umelemento de macaco alongado projetável de modo seletivo apartir da parte superior, e em uma orientaçãosubstancialmente paralela ao eixo geométrico da parteinferior, e um fecho seletivamente extensível a partir daparte inferior, com a finalidade de, quando a ferramenta derecuperação está em uma configuração de recuperação com :aparte inferior inserida no interior da bucha de desgaste, ofecho engatado engate-se com a bucha de desgaste, e oelemento de macaco é seletivamente projetado a partir daparte superior, sendo que o elemento de macaco é pressionadocontra o elemento de cabeça de poço de modo a mover aferramenta de recuperação em afastamento do elemento decabeça de poço e deslizar a bucha de desgaste de dentro doelemento de cabeça de poço. A ferramenta pode incluir em siuma conexão de veículo operado remotamente em comunicação como fecho e com o elemento de macaco. Em um exemplo de uso, ofecho é configurado para engatar um sulco formado nasuperfície interna da bucha de desgaste.

Breve descrição dos desenhos

Algumas características e benefícios da presentedescrição foram apresentados, outros se tornarão evidentes aolongo da descrição quando considerados em conjunto com osdesenhos em anexo, nos quais:

A Figura 1 é uma vista em corte esquemática de umconjunto de cabeça de poço submarino construído de acordo coma presente descrição.A Figura 2 é uma vista em corte esquemática de umsuspensor de tubagem sendo instalado no alojamento de cabeçade poço submarino da Figura 1.

A Figura 3 é uma vista em corte esquemática de umcarretei e capa de árvore sendo instalados no alojamento decabeça de poço da Figura 1.

A Figura 4 é uma vista em corte esquemática dosuspensor de tubagem sendo rebaixado através do carreteiinstalado previamente.

A Figura 5 é uma vista em corte esquemática de umpoço submarino dotado de uma bucha de desgaste.

A Figura 6 é uma vista do poço submarino da Figuracom uma ferramenta de recuperação que se engata com a buchade desgaste.

As Figuras 6A e 6B fornecem modalidades de vistaampliada do elemento de fecho da Figura 6.

A Figura 7 ilustra uma vista esquemática daferramenta de recuperação da Figura 6 que traciona a bucha dedesgaste a partir do poço submarino.

A Figura 8 é uma vista em corte esquemática daferramenta de recuperação que se engata com a bucha dedesgaste.

O dispositivo e o método em questão serão descritosem conexão com as modalidades preferidas, porém não serãolimitados pelas mesmas. Ao contrário, pretende-se abrangertodas as alternativas, modificações e equivalências que podemser incluídas no espírito e no escopo da presente descrição,conforme definido pelas reivindicações em anexo.

Descrição detalhada da invenção

A Figura 1 mostra, em uma vista em seção lateral,um alojamento de cabeça de poço 13 com um revestimento decondutor 15 que depende de uma profundidade predeterminada nointerior de um poço submarino 11. Um suspensor derevestimento 17 é assentado no interior do alojamento decabeça de poço 13, sendo que uma coluna do revestimento seestende a partir do mesmo para outra profundidadepredeterminada no interior do poço submarino 11. Também éassentado no interior do alojamento de cabeça de poço 13 umsuspensor de tubagem 21; uma coluna de tubagem 23 é mostradano interior da coluna de revestimento 19 e apoiada em suaextremidade superior através do suspensor de tubagem 21. Emum exemplo, a coluna da tubagem 23 se estende a umaprofundidade de produção para receber fluido do poço a partirdo interior do poço submarino 11. O suspensor da tubagem 21tem uma passagem de fluxo de produção que se estendeaxialmente 22. 0 anular da tubagem 25 é definido entre asuperfície da coluna do revestimento 19 e a superfícieexterior da coluna da tubagem 23. O suspensor da tubagem 21pode ter, de modo opcional, uma passagem de anular de tubagem24 que se estende axialmente através do mesmo se desviando dee paralelo à passagem de fluxo de produção 22. Além disso,uma válvula de anular de tubagem 2 6 pode ser localizada riointerior da passagem de anular de tubagem 24 para abrir einterromper a passagem 24. Em uma modalidade, a válvula deanular de tubagem 26 é inclinada por uma mola para alcançaruma posição fechada. O suspensor da tubagem 21 é girado ouorientado para uma orientação desejada em relação a umalojamento de cabeça de poço 13. A orientação pode serrealizada de diversas maneiras.

Uma árvore de produção ou carretei 27 é assentada ese conecta a uma parte da extremidade superior do alojamentode cabeça de poço 13. Um conector externo esquematicamenteilustrado 28 conecta o carretei 27 e o alojamento de cabeçade poço 13. O carretei 27 e o alojamento de cabeça de poçotêm um orifício 29 que se estende axialmente através dosmesmos que tem um diâmetro ao menos igual ao diâmetro externodo suspensor da tubagem 21. Isso permite que o suspensor datubagem 21 seja recuperado através do carretei 27.

Opcionalmente, o orifício 29 pode ser, ao menos, tão grandequanto a parte do orifício do alojamento de cabeça de poço 13acima do suspensor do revestimento 17 de modo a permitir queo suspensor do revestimento 17 seja instalado através docarretei 27. Um orifício de saida 31 é mostrado de modo quese estende através de uma parede lateral do carretei 27. 0orifício de saída pode ser usado para o fluxo dos fluidos deprodução a partir da tubagem 23. Ao menos uma válvula desaída 30 é montada no exterior do carretei 27 a fim decontrolar o fluxo dos fluidos do poço que saem do carretei 27através do orifício de saída 31. Os fluidos do poço que fluematravés da válvula de saída 30 podem ser entregues, atravésde métodos conhecidos pelos versados na técnica, para umválvula de distribuição de coleta submarino ou uma plataformalocalizada na superfície.

Uma capa de árvore 33 é ilustrada, sendo que amesma tem uma parte cilíndrica inferior que é rigorosamenterecebida no interior do orifício 29 do carretei 27. A capa deárvore 33 pode conectar o carretei 27 interna ouexternamente-, conforme mostrado. Nessa modalidade, a capa deárvore 33 tem um flange externo 32 que é assentado no aro ouextremidade superior do carretei 27. Um conector externo 34conecta a capa de árvore 33 a um perfil formado na superiordo carretei 27.

A capa de árvore 33 tem uma passagem de produçãoque se estende axialmente 36. Um tubo de isolamento 35 éfixado à extremidade inferior da capa de árvore 33. 0 tubo deisolamento 35 se estende de modo descendente e se encaixa emum engate de vedação com a passagem de produção 22 nosuspensor da tubagem 21. Uma abertura de saída 37 se estendelateralmente a partir da passagem de produção 36 através deuma parede lateral da capa de árvore 33, de modo a permitir ofluxo de fluido para o orifício de saída 31 do carretei. Asvedações superior e inferior 38A, 38B se estendem ao redor dacapa de árvore 33 e engatam, de modo vedante, o orifício docarretei 29 acima e abaixo do orifício de saída 31. Nessamodalidade, a vedação superior 38A é a barreira de pressãomais superior que veda o orifício 29.

O orifício de acesso do anular da tubagem 39 seestende através de uma parede lateral do carretei 27 abaixoda vedação inferior 38B para encaixar-se com e monitorar oanular 25. O orifício de acesso do anular da tubagem 39 estáem comunicação com o orifício do carretei 29 abaixo davedação inferior 38B. Uma válvula 41 é montada na parteexterior do orifício de acesso do anular da tubagem 39 paraabrir e fechar o orifício 39.

A capa de árvore 33 tem uma válvula 4 3 acima dasaída de fluxo lateral 37 para abrir e fechar o acesso a suapassagem de produção 36. Se desejado, um perfil de tampão decabo de aço poderia ser formado na passagem de produção 36acima da saída de fluxo 37 a fim de instalar um tampão decabo de aço (ou um tampão instalável por ferramenta ROV) comouma segunda barreira de pressão no interior da passagem deprodução 37. A capa de árvore 33 tem, opcionalmente, umaparte de mandril cilíndrica acima de seu flange 32 que tem umperfil sulcado 45 para se acoplar ao equipamento de controlede pressão, como um condutor submarino ou obturadores deerupção, durante as operações de intervenção(recondicionamento do poço) de cabo de aço ou similares. Acapa de árvore 33 pode ser um atuador 47 que se estende demodo descendente a partir de sua extremidade inferior paraengatar e abrir a válvula do anular da tubagem 26. O atuador47 poderia ser um sensor fixo que comprime a mola no interiorda válvula do anular da tubagem 2 6 para abri-la. De modoalternado, o atuador 47 poderia ser hidraulicamente estendidoe retraído.

Nessa modalidade, o suspensor da tubagem 21 tem umnúmero de passagens auxiliares 4 9 (apenas uma é mostrada) quese estende de sua extremidade inferior até sua extremidadesuperior. As passagens auxiliares 49 são usadas paracontrolar as válvulas de segurança de interior do poço (nãomostradas), para se comunicar com sensores de interior dopoço e para outras funções, como prover energia para umabomba submersivel elétrica de interior de poço. Uma passagemauxiliar 4 9 é mostrada esquematicamente conectada a um caboauxiliar de interior do poço 50 que se estende ao longo datubagem 23 para prover sinais de pressão de fluido hidráulicaou elétrica ou óptica. Cada passagem auxiliar 49 tem umreceptáculo de acoplamento na extremidade superior dosuspensor da tubagem 21.

Em uma modalidade, a capa de árvore 33 incluipassagens auxiliares compatíveis 51. 0 acoplamento 52associado a cada passagem auxiliar 51 pende de mododescendente a partir da capa de árvore 33 e se encaixa emengate de vedação com uma das passagens auxiliares 4 9 nosuspensor da tubagem 21. Nessa modalidade, as extremidadessuperiores de, ao menos, algumas passagens auxiliares da capade árvore 51 se estendem para um lado da capa de árvore 33acima do carretei 27. Um módulo de controle 53 que tem umconjunto de circuitos elétrico e hidráulico é montado na capade árvore 33 para prover pressão do fluido hidráulica eenergia elétrica para válvulas de segurança de interior dopoço e sensores. O módulo de controle 53 pode ser,opcionalmente, recuperável a partir da capa de árvore 33, bemcomo pode ser recuperável ao longo da capa de árvore 33. 0módulo de controle também pode controlar a válvula da capa deárvore 43, se for utilizada. Um módulo de controle separado55 pode ser montado na lateral do carretei 27 para controlaras válvulas 30. Nesse caso, de preferência, o módulo decontrole 55 é recuperável a partir do carretei 27.

Em um exemplo da operação, o alojamento de cabeçade poço submarino 13 e o revestimento do condutor 15 sãoassentados no interior do poço submarino 11. Conformemostrado na Figura 2, um conjunto de obturador de erupção("BOP") 57 é fixado a uma parte da extremidade superior doalojamento de cabeça de poço 13. 0 BOP 57 é uma parteinferior de uma coluna do condutor submarino de perfuração 59que se estende até um recipiente de perfuração. As operaçõesde perfuração são conduzidas, de modo convencional, atravésdo BOP 57 e do alojamento de cabeça de poço 13. Quando emprofundidade total, o suspensor do revestimento 17 e a colunado revestimento 19 são rebaixados através do condutorsubmarino de perfuração 59 e do BOP 57, assentados nointerior do alojamento de cabeça de poço 13 e cimentados nointerior do poço de uma maneira conhecida na técnica. Mais deuma coluna do revestimento pode ser instalada.

0 suspensor da tubagem 21 e uma coluna de tubagem23 são, então, rebaixados em uma ferramenta de assentamento61 e uma coluna de perfuração através de um condutorsubmarino de perfuração e do BOP 57. 0 suspensor da tubagem21 é orientado, assentado, vedado e travado, de modoconvencional, no orifício do alojamento de cabeça de poço 13.

Por exemplo, a orientação pode ocorrer com um pino e umadisposição de fenda associada ao BOP 57, ou um carretei deorientação separada pode ser empregado. Quando o suspensor datubagem 21 é assentado, a tubagem 23 irá estender-se para ointerior do poço submarino até uma profundidade de produção.

Normalmente, o operador irá circular a lama de perfuraçãoproveniente do revestimento 19 através do bombeamentodescendente do anular da tubagem 25 e do retorno de fluidopara a tubagem 23, ou vice versa. A ferramenta deassentamento 61 pode ser usada para abrir a válvula de anularda tubagem 26 e uma válvula de segurança de interior do poço(não mostrada) para permitir que ocorra a circulação. 0operador também pode perfurar e testar o poço de uma maneiraconvencional nesse momento.

Após perfurar e testar o poço, o operador rebaixaum tampão temporário 63 (Figura 3) em um cabo de aço atravésda coluna de perfuração e da ferramenta de assentamento 61 eo trava no interior da passagem de produção 22 do suspensorda tubagem 21 de modo a vedar o poço submarino 11. O condutorsubmarino da perfuração e o conjunto de obturador de erupção57, 59 são, então, removidos a partir da conexão com oalojamento de cabeça de poço 13. O recipiente de perfuraçãotambém pode deixar os arredores para perfurar outro poço.

Nesse momento, o operador pode instalar um equipamentoadicional, como uma tubulação em cabos de fluxo para umválvula de distribuição submarino ou a superfície, sem que oBOP 57 e o condutor submarino de perfuração 59 estejam notrajeto.

Na superfície, o operador monta a capa de árvore 33junto ao carretei 27 com a orientação desejada. 0 operadorrebaixa, subseqüentemente, o conjunto pré unificado da capade árvore 33 e do carretei 27, conforme ilustrado na Figura3, de preferência em um cabo de içamento. Não é necessárioque o recipiente usado para rebaixar o conjunto tenha umatorre de perfuração ou a capacidade de operar o tubo deperfuração. 0 operador orienta e assenta o carretei de fluxo27 completado e pré unificado com a capa de árvore 33 em umaparte da extremidade superior do alojamento de cabeça de poço13. A orientação do carretei 27 para o alojamento de cabeçade poço 13 pode ser manipulada de modo convencional, como comassistência de um ROV (veículo operado remotamente) e câmerasde vídeo. Mediante assentamento, o carretei de isolamento 35se encaixa engatando-se à passagem de produção 22 dosuspensor da tubagem 21, definindo, desse modo, um passagemaxial que se estende a partir de uma profundidade de produçãodo poço submarino 11 para a abertura de saída 37 da capa deárvore 33. A abertura de saída 37 se alinha com o orifício desaída 31 de modo que os fluidos do possam fluir diretamente apartir da abertura de saída 37 através do orifício de saída 31.

Ademais, sob assentamento do carretei 27, osacoplamentos auxiliares 52 conectam os cabos auxiliares 50 aomódulo de controle 53 por meio do cabo 51. Além disso, oatuador de válvula do anular da tubagem 47 se encaixa àválvula do anular da tubagem 26 e a abre, o que posiciona oorifício de acesso do anular 39 em comunicação fluida com oanular da tubagem 25. O operador tampona os módulos decontrole 53, 55 em um umbilical submarino que entrega energiaelétrica e hidráulica e controla sinais. O operador pode,então, remover o tampão 63 para iniciar a produção de fluidodo poço a partir do conjunto de poço submarino 11. Isso podeser manipulado com uma ferramenta de remoção de tampãosubmarino (como mostrado em U.S. 6.719.059) que é rebaixadaem um cabo de içamento e fixada ao perfil de capa de árvore45 com assistência de um ROV. Mediante remoção do tampão 63,o operador abre a válvula 30 para comunicar os fluidos dopoço a partir da coluna de tubagem 23 para uma válvula dedistribuição submarino ou para um aparelho de coletalocalizado em uma superfície.

Para as operações de intervenção através da tubagem23, o operador pode fixar um condutor submarino à capa deárvore 33 e realizar operações através da tubagem 23, comooperações de cabo de aço. Para uma operação de intervençãoque exige a recuperação da tubagem 23, o operador podeinstalar novamente o tampão do cabo de aço 63 no suspensor detubagem 21 com o uso de uma ferramenta de recuperação detampão submarino e, então, recuperar a capa de árvore 33 emum cabo de içamento. O operador fixaria, então, um condutorsubmarino de intervenção ou de perfuração ao carretei 27 etraciona o suspensor de tubagem 21 e a tubagem 23 de umamaneira convencional através do condutor submarino deintervenção. Antes de tracionar o suspensor de tubagem 21, ooperador manteria, tipicamente, a segurança do poço atravésdo "controle" (killing) de modo rotineiro. A circulação dopoço ocorreria da mesma maneira como durante a completação, aqual ocorre por meio da ferramenta de assentamento 61, dapassagem de anular da tubagem 24 no suspensor da tubagem 21 etubagem 23.Se desejado, a operação de intervenção pode incluiruma perfuração adicional, como uma perfuração que contorne opoço lateralmente até uma zona mais produtiva. Em um método,o operador traciona o suspensor da tubagem 21 e a tubagem deprodução 23 através do carretei 27 e o condutor submarino deintervenção ou de perfuração. O operador rebaixaria, então,uma coluna de perfuração através do condutor submarino e docarretei 27 e de uma parte lateralmente perfurada do poço. Ooperador operaria o revestimento ou um revestimento auxiliaratravés do condutor submarino e do carretei 27 na partelateralmente perfurada e instalaria uma coluna de tubagem naparte lateralmente perfurada. O operador completaria a partelateralmente perfurada do poço da mesma maneira como descritoacima.

a Figura 4 ilustra uma modalidade alternativa, aqual envolve a perfuração do poço através do carretei 27. Όalojamento de cabeça de poço 13 e o revestimento de condutor15 são instalados de uma maneira convencional, como noprimeiro método. Após instalar o alojamento de cabeça de poço13 e o revestimento externo 15, o operador orienta, assenta econecta, então, o carretei 27 a uma parte da extremidadesuperior do alojamento de cabeça de poço 13. Tipicamente, ocarretei 27 é instalado por meio de um cabo de içamento,porém também pode ser operado em uma coluna de perfuração; Ooperador rebaixa, então, o condutor submarino de perfuração59 e conecta o BOP 57 ao perfil em uma parte da extremidadesuperior do carretei 27. O operador continua, então, aperfuração através do BOP 57 e do carretei 27. Tal operaçãotambém é conhecida como operações de "perfuraçãoatravessante".

Mediante a perfuração do poço submarino 11 até umaprofundidade desejada, o operador rebaixa, então, o suspensorde revestimento 17 com a coluna do revestimento 19 fixada aomesmo através do condutor submarino de perfuração 59 e do BOP57 e assenta, ajusta e veda o suspensor de revestimento 17 nointerior do alojamento de cabeça de poço 13. O operadorrebaixa, então, a tubagem 23 até a profundidade de produçãodo poço submarino 11 e assenta o suspensor da tubagem 21 noalojamento de cabeça de poço 13. O operador completa e testao poço de uma maneira convencional através do condutorsubmarino de perfuração e do BOP 57. Com o uso de um cabo deaço, o operador rebaixa, então, o tampão 63 (Figura 2)através do BOP 57 para fechar, de modo vedante, o poçosubmarino 11. 0 operador remove, então, o condutor submarinode perfuração 59 e o BOP 57.

O operador rebaixa, então, a capa de árvore 33(Figura 1) por meio de um cabo de içamento de modo a assentá-la no interior do carretei 27. Conforme anteriormente, o tubode isolamento 35 é fixado à capa de árvore 33 e se encaixaengatando-se à passagem de produção 22 no suspensor datubagem 21. As passagens auxiliares da capa de árvore 51 seencaixam com as passagens auxiliares 49 do suspensor datubagem 21. Mediante o assentamento da capa de árvore 33 nointerior do carretei 27, o operador pode remover o tampão 63do suspensor da tubagem 21 para permitir que os fluidos dopoço fluam a partir de uma parte da extremidade inferior dacoluna da tubagem 23 até a abertura de saida 37. 0 operadorabre, então, a válvula 30 para permitir o fluxo dos fluidosdo poço a partir do poço submarino 11 para um válvula dedistribuição de coleta de válvula de distribuição submarinoou para a superfície.

Vantagens significantes são apresentadas aqui. Alémdé funcionar como uma barreira de pressão, a capa de árvore33 fornece um trajeto de fluxo de comunicação para o fluidode produção a partir do suspensor da tubagem 21 para a saídade fluxo de produção no carretei. A completação do poço antesda operação do carretei, como em outra modalidade, permiteque a sonda de perfuração seja movida, se desejado, antes dainstalação do carretei. 0 carretei e a capa de árvore podemser montados como uma unidade e rebaixados em um cabo deiçamento em um recipiente que pode não ter uma torre deperfuração. Na segunda modalidade, o poço pode ser perfuradoaté uma profundidade total e o revestimento pode serinstalado através do carretei. Em ambas as modalidades, paraas operações de intervenção que exigem a recuperação datubagem, a capa de árvore pode ser puxada sem interromper ocarretei. Os cabos auxiliares, como sensores de interior dopoço e válvulas de segurança, pode ser guiados através dacapa de árvore para o exterior da capa de árvore acima docarretei. 0 módulo de controle associado a essas funções podeser montado na capa de árvore e pode ser recuperável junto àcapa de árvore. Os controles para as válvulas do carreteipodem estar em um módulo separado, se desejado, e fixados nocarretei. 0 assentamento da capa de árvore no aro do carreteievita a necessidade de um ombro de assentamento no interiordo orifício do carretei.

Os métodos alternativos das operações submarinossão ilustrados nas Figuras 5 até 8. Um conjunto de cabeça depoço 10 é mostrada em uma vista em seção lateral na Figura 5que tem um carretei 27 montado acima do alojamento de cabeçade poço 13. 0 conector externo· 28 acopla, de modoesquemático, o carretei 27 e o alojamento de cabeça de poço13. 0 conjunto de cabeça de poço 10 da Figura 5 inclui umprotetor de perfuração ou uma bucha de desgaste 70. A buchade desgaste 70, conforme mostrado, é um elemento de anular ouluva coaxialmente inserido n,o interior do orifício 29. Abucha de desgaste 70 inclui uma extremidade inferior 71mostrada posicionada de modo adjacente a um perfildirecionado radialmente para dentro 14 que circunscreve odiâmetro interno do alojamento da cabeça do poço 13. 0 perfil14 define uma transição de diâmetro do orifício 29 e repousaem um plano, em geral, ortogonal em relação ao eixogeométrico do orifício 29. A extremidade inferior 71 da buchade desgaste 70 é conformada de modo correspondente para sercompatível com o perfil 14. Conforme mostrado, os diâmetrosinternos respectivos da bucha de desgaste 70 e do orifício 29abaixo do perfil 14 são substancialmente os mesmos de modo aminimizar a projeção radialmente para dentro de uma borda aolongo do perfil 14. Sem uma borda no perfil 14, um segmentosem costura é fornecido para a inserção da ferramenta atravésdo conjunto de cabeça de poço 10. Ademais, a bucha dedesgaste 70 protege o diâmetro interno do carretei 27 e doalojamento de cabeça de poço 13 ao longo do orifício 2 9 de umdano potencial proveniente das ferramentas, como uma broca deperfuração e a coluna 75, inseridas no orifício 29.

Um anel bipartido 18 é mostrado nos canaiscorrespondentes 12, 72 respectivamente formados ao longo dosdiâmetros externos e internos do alojamento de cabeça de poço13 e bucha de desgaste 70. O anel bipartido 18 fixa,axialmente, a bucha de desgaste 70 no orifício 29. De modoopcional, o acoplamento da bucha de desgaste 70 no interiordo orifício 29 pode ser realizado com o uso de umainterferência 20 que compreende as protuberâncias e entalhescorrespondentes. Conforme será discutido em mais detalhesabaixo, um canal de recuperação 73 para remover a bucha dedesgaste 70 é mostrado formado radialmente ao longo dodiâmetro interno da bucha de desgaste 70 próximo àextremidade superior da bucha de desgaste 70. Outros meiospara o acoplamento da bucha de desgaste 70 no interior doorifício 29 e a recuperação da bucha 70 estão disponíveis e oescopo do presente pedido não é limitado pelas modalidadesilustradas nas Figuras.

Está incluído à modalidade da Figura 5 um condutorsubmarino de perfuração 40, em que sua extremidade é fixada àextremidade terminal superior do carretei 27. O condutorsubmarino de perfuração 40 incluiria, normalmente, umobturador de erupção (BOP). A bucha de desgaste 70 pode serpré instalada no interior do orifício 29 no carretei 27. Seum sistema de perfuração é usado, a bucha de desgaste 70 podeser opcionalmente recuperada através do condutor submarino deperfuração 4 0 de uma maneira convencional, como com umacessório de recuperação fixado a uma coluna de perfuração. Abucha de desgaste 70 é recuperável com um ROV após o condutorsubmarino 40 ser desconectado; a recuperação pode ocorrer demodo paralelo a recuperação da pilha de BOP e condutorsubmarino 40.

As Figuras 6 a 8 retratam um método de recuperaçãoda bucha de desgaste 70 a partir do poço submarino 11 após ocondutor submarino 40 ter sido desconectado. Referindo-se àFigura 6, uma vista esquemática lateral é ilustrada em queuma ferramenta de recuperação 42 se engata com a bucha dedesgaste 70. Um cabo de içamento 48 mostrado fixado com aferramenta de recuperação 42 pode ser usado para içar erebaixar a ferramenta 42. A ferramenta de recuperação 42inclui um painel de ROV ou um orifício 80 acoplados a um ROVesquematicamente retratado 78 através de uma linha 79. O ROV78 pode ser usado para auxiliar no posicionamento daferramenta de recuperação 42. Uma extensão cilíndrica 54descendente depende da extremidade inferior da ferramenta derecuperação 42, onde é coaxialmente inserida no interior doanular da bucha de desgaste 70 Um elemento de travamento 44 éincluído com a ferramenta de recuperação 42 que é extensível,de forma seletiva, radialmente para fora a partir da extensão54 mostrada encaixada com o canal de recuperação 73. Aextensão do elemento de travamento 44 pode ser iniciada porum sinal de pressão hidráulica enviado a partir do ROV 78através da linha 79.

A Figura 6A, a qual está em uma vista ampliada deuma parte da Figura 6, retrata, de modo esquemático, umamodalidade da operação do elemento de travamento 44 que temum circuito hidráulico 82 que realiza a comunicação entre opainel de ROV 80 e o elemento de travamento 44. A inserção doelemento de travamento 44 no canal de recuperação 73 faz comque a ferramenta de recuperação 42 seja acoplada com a buchade desgaste 70. A extensão do elemento de travamento 44 podeser iniciado por um sinal de pressão hidráulica enviado apartir do ROV 78 através do cabo 79. Opcionalmente, conformemostrado na Figura 6B, o elemento de travamento 44A pode serum anel de carne. Um exemplo de um anel de carne é fornecido emRadi et al., Patente n- U.S. 6.070.669, concedida em 6 dejunho de 2000 para a cessionária do presente pedido, cujoconteúdo é aqui incorporado a titulo de referência. Uma luvacuneiforme 84 é impulsionada de modo descendente em respostaao fluido hidráulico pressurizado aplicado que, por sua vez,impele o elemento de travamento 4 4A para o interior do sulco73 para acoplar a ferramenta de 'recuperação 42 e a bucha dedesgaste 70.

Conforme retratado na Figura 7, um macaco deafastamento 56 é impelido de modo descendente a partir daferramenta 42:contra a superfície superior do carretei 27,separando, desse modo, a ferramenta 42 e a bucha de desgaste70 do interior do carretei 27. Muito embora um único macacode afastamento seja mostrado, dois ou mais macacos deafastamento 56 podem ser incluídos. A força aplicada pelomacaco de afastamento 56 contra o carretei 27 excede a forçade retenção fornecida pelo anel bipartido 18 nos canais 12,72, bem como pela interferência 20. O macaco de afastamento56 pode ser ativado hidraulicamente por meio do ROV 78 e dopainel de ROV 80, como através do direcionamento do fluidohidráulico pressurizado para o painel 80 do ROV 78 através docabo 79.

Opcionalmente, o painel 80 pode incluir umprovimento ou fonte de fluido pressurizado para estender omacaco de afastamento 56, e o cabo 79 transfere um sinal doROV 78 para posicionar o macaco de afastamento 56.

Alternativamente, um expansor (não mostrado) podeser empregado de modo a expandir um anel bipartido 18 nointerior do canal 12 formado no alojamento da cabeça do poço13, removendo-o, desse modo, do canal da bucha 72 e liberandoa bucha de desgaste 70 do conjunto de cabeça de poço 10. Emoutra alternativa, se a interferência 20 acopla a bucha dedesgaste 70 ao orifício 29, uma tração excessiva provenientedo cabo de içamento 48 pode desajustar a bucha de desgaste 70a partir da interferência 20 para recuperação.

A Figura 8 é uma vista em seção esquemática lateralda bucha de desgaste 70 fixada com a ferramenta derecuperação 42, em que a ferramenta de recuperação 42 ésuspensa no cabo de içamento 48. Nessa modalidade, aferramenta de recuperação 42 e a bucha de desgaste 70 podemestar no processo de serem recuperadas a partir do poçosubmarino ou posicionadas em um poço submarino. O ROV 7 8 éilustrado próximo ao conjunto de cabeça de poço 11, porém, aoinvés disso, poderia estar acompanhando a ferramenta derecuperação 42. Em uma modalidade, a extremidade inferior dabucha de desgaste 74 poderia ser feita a partir de erevestida com um material mais flexível do que a maioria outodos os componentes do conjunto de cabeça de poço 11.Portanto, impactos inadvertidos entre a bucha de desgaste 70e o conjunto de cabeça de poço 11 possivelmente deformariam,em primeiro lugar, o material mais flexível, evitando, dessemodo, os danos ao conjunto de cabeça de poço 11 e a seuscomponentes. Os componentes de cabeça de poço suscetíveis adanos incluem gaxetas que podem ser golpeadas pelaextremidade inferior da bucha 74 durante a recuperação. Osexemplos de materiais mais flexíveis incluem elastômeros,metais flexíveis e outros materiais dúcteis ou, de outraforma, maleáveis.

Deve ser evidente para os versados na técnica que apresente descrição não é limitada às modalidades descritas,porém, é suscetível a diversas alterações sem que se desviede seu escopo.

Claims (20)

1. Método para recuperar a partir de um conjuntode cabeça de poço submarino, uma bucha que forra um orifíciodo conjunto de cabeça de poço, o método compreendendo:a) prover uma ferramenta de recuperação tendo umelemento de macaco seletivamente extensível e um fecho dabucha seletivamente ativável;b) acoplar, com o fecho da bucha, a ferramenta derecuperação com a bucha; ec) estender o elemento de macaco a partir daferramenta e pressioná-lo contra o conjunto de cabeça de poçocom a finalidade de que a ferramenta de recuperação e a buchasejam impelidas em afastamento do conjunto de cabeça de poço.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, emque a etapa (b) compreende engatar o fecho da bucha com abucha.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, emque a bucha inclui uma reentrância em sua superfície internae em que o fecho da bucha está em uma parte da ferramenta derecuperação inserível na bucha e que é configurada para seestender, de forma seletiva, radialmente para fora a partirda ferramenta de recuperação e se encaixar na reentrância,acoplando, desse modo, a ferramenta de recuperação e a bucha.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, emque o elemento de macaco é substancialmente paralelo com oeixo geométrico da bucha e contata o conjunto de cabeça depoço lateral com a periferia externa da bucha.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, emque o elemento de macaco é disposto em uma parte daferramenta de recuperação tendo de uma periferia externa queé maior do que a periferia externa da bucha.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente içar a ferramenta de recuperaçãoe a bucha a partir do leito submarino.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente posicionar um veiculo operadoremotamente (ROV) no leito submarino e acoplar operativamenteo ROV com a ferramenta de recuperação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, emque as etapas (b) e (c) compreendem operar a ferramenta derecuperação com o ROV.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, emque a bucha é uma bucha de desgaste e o orifício é umorifício principal do conjunto de cabeça de poço.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, emque a bucha é temporariamente retida no interior do orifíciopor um conjunto de anéis em sulcos respectivamente formadosna superfície externa da bucha e na superfície interna doorifício, em que os sulcos são, pelo menos parcialmente,encaixados um no outro.

11. Método de completação de um poço submarino,compreendendo:a) prover, no fundo do mar, um elemento de cabeçade poço que tem um orifício principal e uma bucha de desgasteacoplada dentro do orifício principal;b) assentar uma ferramenta de recuperação noelemento de cabeça de poço que tem uma parte no elemento decabeça de poço e no exterior da periferia do orifícioprincipal e travar a ferramenta de recuperação na bucha dedesgaste;c) desacoplar a bucha de desgaste do orifícioprincipal através da aplicação de uma força de separaçãotanto no elemento de cabeça de poço como na ferramenta derecuperação;d) remover a bucha de desgaste a partir de dentrodo orifício principal;e) assentar os tubulares dentro do orifícioprincipal; ef) assentar uma árvore de produção no elemento decabeça de poço.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11,compreendendo adicionalmente inserir uma coluna de perfuraçãoatravés do orifício principal e da bucha de desgaste eperfurar um poço no fundo do mar antes da etapa (d).

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, emque a ferramenta de recuperação compreende uma parte superiortendo uma periferia externa que contata com uma superfíciesuperior do elemento de cabeça de poço que circunscreve oorifício principal e uma parte inferior fixada inseríveldentro da bucha de desgaste.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, emque a bucha de desgaste inclui um sulco que circunscreve suasuperfície interna, e a ferramenta de recuperaçãocompreendendo adicionalmente um fecho em sua parte inferiorque se projeta, de modo seletivo, radialmente para fora, e emque a etapa de travamento da ferramenta de recuperação nabucha de desgaste compreende projetar o fecho de modo aencaixá-lo com o sulco.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, emque a ferramenta de recuperação compreende adicionalmente umelemento de macaco seletivamente extensível a partir de suaparte superior e em que a etapa (c) compreende estender oelemento de macaco a partir do elemento superior contra oelemento de cabeça de poço para aplicar a força de separaçãç.

16. Método, de acordo com a reivindicação 11,compreendendo adicionalmente acoplar um veículo operadoremotamente (ROV) com a ferramenta de recuperação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16,compreendendo adicionalmente operar a ferramenta derecuperação usando o ROV.

18. Ferramenta de recuperação útil para recuperaruma bucha de desgaste de dentro de um elemento de cabeça depoço submarino, a ferramenta compreendendo:uma parte superior para engate através de um cabode içamento para assentar em uma extremidade superior doelemento de cabeça de poço;uma parte inferior que depende da parte superior eque tem uma periferia externa menor do que a parte superiorpara inserção no elemento de cabeça de poço;um elemento de macaco alongado projetável de modoseletivo a partir da parte superior e em uma orientaçãosubstancialmente paralela ao eixo geométrico da parteinferior; eum fecho extensível de forma seletiva a partir daparte inferior de modo que, quando a ferramenta derecuperação está em uma configuração de recuperação com aparte inferior inserida dentro da bucha de desgaste, o fechoengata com a bucha de desgaste, e o elemento de macaco éprojetado de forma seletiva a partir da parte superior, oelemento de macaco pressiona o elemento de cabeça de poçopara mover a ferramenta de recuperação em afastamento doelemento de cabeça de poço e desliza a bucha de desgaste dedentro do elemento de cabeça de poço.

19. Ferramenta de recuperação, de acordo com areivindicação 18, compreendendo adicionalmente uma conexão deveículo operado remotamente em comunicação com o fecho e oelemento de macaco.

20. Ferramenta de recuperação, de acordo com areivindicação 18, em que o fecho é configurado para engatarem um sulco formado na superfície interna da bucha dedesgaste.