BRPI1000805A2 - ferramenta de manobra e mÉtodo de ajuste e teste de um selo de vedaÇço de um suspensor de tubo de poÇo - Google Patents
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Abstract
<B>FERRAMENTA DE MANOBRA E MÉTODO DE AJUSTE E TESTE DE UM SELO DE VEDAÇçO DE UM SUSPENSOR DE TUBO DE POÇO.<D> Trata-se de uma ferramenta de manobra de alta capacidade (11) que ajusta e testa internamente uma vedação do suspensor de revestimento (45) durante o mesmo trajeto. A ferramenta de manobra (11) tem uma haste (13) e um corpo (25). O corpo (25) é preso por meio de roscas (19) à haste (13) da ferramenta de manobra (11), de modo que a rotação da haste (13) em relação ao corpo (25) faça com que a haste (13) se mova longitudinalmente. Um elemento de engate (37) conecta o corpo da ferramenta (25) ao suspensor de revestimento (39) por meio do engate da superfície interna do suspensor de revestimento (39). O movimento longitudinal da haste (13) em relação ao corpo (25) move o elemento de engate (37) entre as posições externa e interna e alinha as portas (15, 17, 33, 35) na haste (13) e no corpo (25) para as funções de teste e ajuste.
Description
"FERRAMENTA DE MANOBRA E MÉTODO DE AJUSTE E TESTE DE UMSELO DE VEDAÇÃO DE UM SUSPENSOR DE TUBO DE POÇO"
Campo Da Invenção
Esta invenção refere-se em geral a ferramentas para oassentamento de suspensores de revestimento em poços submarinos e, emparticular, a uma ferramenta de alta capacidade que ajusta e testainternamente uma vedação do suspensor de revestimento em um trajeto.
Antecedentes Da InvençãoUm poço submarino do tipo relacionado no presente documentoterá uma cabeça de poço suportada sobre o fundo submarino. Uma ou maiscolunas de revestimento serão abaixadas na cabeça de poço a partir dasuperfície, cada uma suportada em um suspensor de revestimento. Osuspensor de revestimento é um elemento tubular que é preso à extremidadesuperior rosqueada da coluna de revestimento. O suspensor de revestimentose assenta em um ombro de assentamento na cabeça de poço ou sobre umsuspensor de revestimento anteriormente instalado que tem revestimento comdiâmetro maior. O cimento é bombeado para baixo da coluna de revestimentopara fluir para trás do espaço anular em torno da coluna de revestimento.Posteriormente, uma vedação é posicionada entre o furo da cabeça de poço euma porção superior do suspensor de revestimento. Isto veda o espaço anulardo suspensor de revestimento.
As ferramentas de assentamento do suspensor de revestimentoexecutam muitas funções, tais como o assentamento e a colocação dascolunas de revestimento, cimentar as colunas no lugar e a instalação e teste devedações. O teste da vedação é tradicionalmente executado mediante apressurização sob o conjunto de sistemas de segurança contra estouros(BOP)1 porém, os mais recentes projetos de ferramenta de manobra desuspensor de revestimento incorporam um teste "abaixo do tubo de perfuração"ou "interno", o qual isola a pressão de teste a um pequeno volume justamenteacima do suspensor. Um teste interno tem vários benefícios que incluem aredução da carga final de pressão anular reagida contra o suspensor e fazer adetecção de vazamento mais direta, a qual é especialmente benéfica para ascolunas de revestimento da sublinha de lama, a qual pode estar localizada avários mil pés a partir do conjunto de sistemas de segurança contra estourosBOP. O custo da funcionalidade adicionada consiste na complexidade na formade vedações e portas adicionais.
Virtualmente, todas as ferramentas de assentamento suspensorde revestimento incorporam até hoje um came que age como um programamecânico para a ferramenta. As entradas rotacionais para o came acionam-noaxialmente, fazendo com que o mesmo acione radialmente os elementos deengate, tais como garras, permita que os pistões de ajuste de vedação secomuniquem com a haste e abra portas adicionais para o teste interno.
Tipicamente, os carnes ocupam o espaço radial entre a haste e o corpo daferramenta de manobra e precisam ser espessos o bastante para suportaremas cargas radiais geradas pelas garras e as cargas de pressão a partir doajuste e teste das vedações. Se o came pudesse ser eliminado, o espaço radialnormalmente ocupado pelo mesmo poderia ser usado para tornar espesso ocorpo e a haste, aumentando, assim, a capacidade de suspensão daferramenta. Há uma necessidade por uma técnica que se dirija à capacidadede suspensão aumentada de uma ferramenta de manobra, junto com acapacidade de testar internamente uma vedaç ão. A seguinte técnica poderesolver um ou mais destes problemas.
Sumário Da Invenção
Em uma modalidade da presente téc nica, uma ferramenta demanobra de alta capacidade ajus ta e testa internamente uma vedação dosuspensor de revestimento durante o mesmo trajeto. A ferramenta de manobraé compreendida por um corpo e uma haste. O corpo é preso por meio deroscas à haste da ferramenta de manobra, de modo que a rotação da haste emrelação ao corpo faça com que a haste se mova longitudinalmente. Umelemento de engate conecta o corpo da ferramenta ao suspensor derevestimento por meio do engate de uma superfície interna do suspensor derevestimento. O movimento longitudinal da haste em relação ao corpo move oelemento de engate entre uma posição externa e interna, engatando, assim, aferramenta de manobra e o suspensor de revestimento com segurança. Omovimento longitudinal da haste em relação ao corpo também alinha as portasna haste e o corpo para as funções de teste e ajuste, muito semelhante a umcame nas ferramentas de assentamento anteriores.
Breve Descrição Dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista em corte de uma ferramenta de manobrade alta capacidade construída de acordo com a presente técnica, com o pistãoerguido e o elemento de engate retraído.
A Figura 2 é uma vista em corte da ferramenta de manobra dealta capacidade da Figura 1, na posição de assentamento com o elemento deengate engatado.
A Figura 3 é uma vista em corte da ferramenta de manobra dealta capacidade da Figura 1, na posição de ajuste.
A Figura 4 é uma vista em corte da ferramenta de manobra dealta capacidade da Figura 1, na posição de teste de vedação*.
A Figura 5 é uma vista em corte da ferramenta de manobra dealta capacidade da Figura 1, na posição destravada com o elemento de engatedesengatado.
Descrição Detalhada Da Invenção
Com referência à Figura 1, é mostrada geralmente umamodalidade para uma ferramenta de manobra de alta capacidade 11 que éusada para ajustar e testar internamente uma vedação do suspensor derevestimento. A ferramenta de manobra de alta capacidade 11 é compreendidapor uma haste 13. A haste 13 consiste em um elemento tubular com umapassagem axial 14 que se estende através do mesmo. A haste 13 se conecta,em sua extremidade superior, a uma coluna do tubo de perfuração (nãomostrado). A haste 13 tem uma porta de haste superior 15 e uma porta dehaste inferior 17 posicionadas e estendidas através da mesma, que permitem acomunicação fluida entre a parte externa e a passagem axial da haste 13. Umaporção inferior da haste 13 tem roscas 19 em sua superfície externa. Odiâmetro externo de uma porção superior da haste 13 é maior que o diâmetroexterno da porção inferior da haste 13 que contém as roscas 19. Como tal, umombro voltado para baixo 21 é posicionado a djacente às rose as 19. Umacavidade rebaixada 23 é posicionada na superfície externa da haste 13 a umadistância selecionada acima do ombro voltado para baixo 21.
A ferramenta de manobra 11 tem um corpo 25 que circunda ahaste 13, à medida que a haste 13 se estende axialmente através do corpo 25.O corpo 25 tem uma porção de corpo superior 27 e uma porção de corpoinferior 29. A porção superior 27 do corpo 25 consiste em uma camisa delgadalocalizada entre uma camisa externa 30 e a haste 13. A camisa externa 30 érigidamente fixada à haste 13. Um dispositivo de trinco (não mostrado) éalojado em uma fenda 32 localizada dentro da camisa externa 30. A porção decorpo inferior 29 do corpo 25 tem roscas 31, ao longo de sua superfície interna,que são engatadas com as roscas 19 na superfície externa da haste 13. Ocorpo 25 tem uma porta de corpo superior 33 e uma porta de corpo inferior 35posicionadas e estendidas através do mesmo, o que permite a comunicaçãofluida entre a parte externa e interna do corpo 25 da haste. A porção inferior 29do corpo 25 aloja um elemento de engate 37. Nesta modalidade particular, oelemento de engate 37 consiste em um conjunto de garras que tem umasuperfície interna lisa e uma superfície externa de contorno. A superfícieexterna de contorno é adaptada para engatar uma superfície de contornocomplementar sobre a superfície interna de um suspensor de revestimento 39,quando o elemento de engate 37 está engatado com o suspensor derevestimento 39. Embora não mostrado, uma coluna de revestimento é fixada àextremidade inferior do suspensor de revestimento 39. A superfície interna doelemento de engate 37 está inicialmente em contato com as roscas 19 sobre asuperfície interna da haste 13.
Um pistão 41 circunda a haste 13 e porções substanciais docorpo 25. Com referência à Figura 3, uma câmara de pistão 42 é formada entrea porção de corpo superior 27, a camisa externa 30 e o pistão 41. O pistão 41está inicialmente em uma posição "erguida" ou superior em relação à haste 13,significando que a área da câmara de pistão 42 está em seu menor valorpossível, o que permite que o pistão 41 seja acionado para baixo. Um anel detravamento de pistão 43 se estende em torno das periferias externas dasuperfície interna do pistão 41. O anel de travamento 43 funciona em conjuntocom o dispositivo de trinco (não mostrado) contido na fenda 32 da camisaexterna para limitar o movimento do pistão durante determinadas funções daferramenta de manobra. Um selo de vedação 45 do suspensor de revestimentoé sustentado pelo pistão 41 e é posicionado ao longo da porção deextremidade inferior do pistão 41. O selo de vedação 45 agirá para vedar osuspensor de revestimento 39 ao furo de poço (não mostrado), quandopropriamente ajustado. Enquanto que o pistão 41 está na posição "erguida" ousuperior, o selo de vedação 45 é espaçado acima do suspensor derevestimento 39.
Um sub de assentamento de dardo 47 é conectado à extremidadeinferior da haste 13. O sub de assentamento 47 irá agir como um ponto decolocação para um objeto, tal como um dardo, que será abaixado na haste 13.Quando o objeto ou dardo se assenta dentro do sub de assentamento 47, esteirá agir como um selo, vedando de modo eficaz a extremidade inferior da haste 13.
Com referência à Figura 1, em operação, a ferramenta demanobra de alta capacidade 11 é inicialmente posicionada de modo que seestenda axialmente através de um suspensor de revestimento 39. O pistão 41está em uma posição "erguida", e as portas 15, 17 da haste e as portas 33, 35do corpo estão axialmente deslocadas umas das outras. O selo de vedação dosuspensor de revestimento 45 é sustentado pelo pistão 41. A ferramenta demanobra 11 é abaixada no suspensor de revestimento 39 até que a superfícieexterna do corpo 25 da ferramenta de manobra 11 engate de maneiradeslizante a superfície interna do suspensor de revestimento 39.
Com referência à Figura 2, uma vez que a ferramenta demanobra 11 e o suspensor de revestimento 39 estão em contato contíguo umcom o outro, a haste 13 é girada quatro revoluções. À medida que a haste 13 égirada em relação ao corpo 25, a haste 13 e o pistão 41 se movemlongitudinalmente para baixo em relação ao corpo 25. À medida que a haste 13se move longitudinalmente, o ombro 21 sobre a superfície externa da haste 13entra em contato com o elemento de engate 37, forçando-o radialmente parafora e em contato de engate com a superfície interna do suspensor derevestimento 29, travando, assim, o corpo 25 ao suspensor de revestimento 39.
À medida que a haste 13 se move longitudinalmente, as portas 15, 17 da hastee as portas 33, 35 do corpo também se movem em relação umas às outras.
Com referência à Figura 3, uma vez que a ferramenta demanobra 11 e o suspensor de revestimento 39 estão travados um ao outro, aferramenta de manobra 11 e o suspensor de revestimento 39 são abaixadospara baixo do tubo ascendente no alojamento da cabeça de poço submarino(não mostrado), até que o suspensor de revestimento 39 fique em repouso.Com referência à Figura 3, um dardo sólido 49 é, então, deixado cair ouabaixado na passagem axial 14 da haste 13. O dardo sólido 49 se assenta nosub de assentamento 47, vedando, assim, a extremidade inferior da haste 13.A haste 13 é, então, girada quatro revoluções adicionais na mesma direção. Àmedida que a haste 13 é girada em relação ao corpo 25, a haste 13 e o pistão41 se movem mais longitudinalmente para baixo em relação ao corpo 25 e aosuspensor de revestimento 39. À medida que a haste 13 se movelongitudinalmente, as portas 15, 17 da haste e as portas 33, 35 do corpotambém se movem em relação umas às outras. A porta de haste superior 15 sealinha à porta de corpo superior 33, porém, a porta de haste inferior 17 é aindaposicionada acima da porta de corpo inferior 35. Esta posição permite acomunicação fluida a partir da passagem axial 14 da haste 13, através da haste13, para e através do corpo 25 e para o pistão 41. A pressão de fluido éaplicada abaixo do tubo de perfuração e percorre através da passagem axial 14da haste 13, antes de passar através da porta de haste superior 15, da porta decorpo superior 33 e na câmara 42, acionando o pistão 41 para baixo emrelação à haste 13. À medida que o pistão 41 se move para baixo, o movimentodo pistão 41 ajusta o selo de vedação 45 entre uma porção externa dosuspensor de revestimento 39 e o diâmetro interno do alojamento da cabeça depoço submarino.
Com referência à Figura 4, uma vez que o pistão 41 é acionadopara baixo e o selo de vedação 45 é ajustado, a haste 13 é, então, giradaquatro revoluções adicionais na mesma direção. À medida que a haste 13 égirada em relação ao corpo 25, a haste 13 se move mais longitudinalmentepara baixo em relação ao corpo 25 e ao suspensor de revestimento 39. A haste13 também se move para baixo neste momento, em relação ao pistão 41. Àmedida que a haste 13 se move longitudinalmente, as portas 15, 17 da haste eas portas 33, 35 do corpo também se movem em relação umas às outras. Aporta de haste inferior 17 se alinha à porta de corpo inferior 35, permitindo acomunicação fluida a partir da passagem axial 14 da haste 13, através da haste13, para e através do corpo 25, e para um volume isolado acima do selo devedação 45. A porta de haste superior 15 é ainda alinhada à porta de corposuperior 33. O dispositivo de trinco, localizado com a fenda 32 sobre a camisaexterna 30, é ativado por meio do movimento da haste 13 e irá agir emconjunto com o anel de travamento de pistão 43 para limitar o movimento paracima do pistão 41 além do dispositivo de trinco. A pressão é aplicada abaixo dotubo de perfuração e percorre através da passagem axial 14 da haste 13, antesde passar através da porta de haste inferior 15, da porta de corpo inferior 33, epara um volume isolado acima do selo de vedação 45, testando, assim, o selode vedação 45. A mesma pressão é aplicada ao pistão 41, criando uma forçaascendente, no entanto, o movimento do pistão 41 em uma direção para cima érestrito pelo engate do anel de travamento de pistão 43 e do dispositivo detrinco (não mostrado) posicionado na fenda 32 sobre a camisa externa 30. Emuma modalidade alternativa, o tamanho das câmaras de fluido nas áreas doselo 45 e do pistão 41 poderia ser dimensionado de modo que a câmara defluido com tamanho maior na área do selo 45 mantenha uma forçadescendente sobre o pistão 41, eliminando, assim, a necessidade pelodispositivo de trinco e pelo anel de travamento de pistão 43. Um seloelastomérico 51 é montado na parte externa do pistão 41 para a vedação frenteao diâmetro interno do alojamento da cabeça de poço. O selo 51 define ovolume isolado acima do selo de vedação 45. Se o selo de vedação 45 não forpropriamente ajustado, uma queda na pressão de fluido retida no tubo deperfuração será observada, à medida que o fluido passa através da área doselo.
Com referência à Figura 5, uma vez que o selo de vedação 45tenha sido testado, a haste 13 é, então, girada quatro revoluções adicionais namesma direção. À medida que a haste 13 é girada em relação ao corpo 25, ahaste 13 se move mais longitudinalmente para baixo em relação ao corpo 25,ao suspensor de revestimento 39 e ao pistão 41. À medida que a haste 13 semove longitudinalmente para baixo, o elemento de engate 37 é liberado e semove radialmente para dentro na cavidade rebaixada 23 sobre a superfícieexterna da haste 13, destravando, assim, o corpo 25 a partir do suspensor derevestimento 39. A porta de haste superior 15 permanece alinha à porta decorpo superior 33. A porta de haste inferior 17 permanece alinha à porta decorpo inferior 35. A porta de haste inferior 17 e a porta de corpo inferior 35fornecem aberturas para a coluna de fluido no tubo de perfuração, permitindo arecuperação seca da ferramenta de manobra 11. A ferramenta de manobra 11pode, então, ser removida do furo de poço.
A técnica tem vantagens significantes. A eliminação de um carnefornece menos trajetórias de vazamento e uma capacidade de suspensãoaumentada devido ao aumento de espaço radial dentro da ferramenta demanobra.
Embora a técnica tenha sido mostrada somente em uma de suasformas, deverá ser evidente para os versados na técnica que está não é destaforma limitada, mas é suscetível a diversas modificações sem que se desvie doescopo da técnica.
Claims (10)
1. FERRAMENTA DE MANOBRA (11), para ajustar e testarinternamente uma vedação (45) de um suspensor de tubo de poço (39), aferramenta de manobra (11) caracterizada por:uma haste alongada (13) que tem uma passagem axial (14),roscas (19) em sua superfície externa e um ombro voltado para baixo (21)posicionado adjacente a mesma;um corpo (25) que circunda e é rosqueado à haste (13), de modoque a rotação da haste (13) faça com que a haste (13) se mova axialmente emrelação ao corpo (25) a partir de uma posição de descida para uma posição deajuste de vedação (45), então, para uma posição de teste de vedação (45) e,finalmente, para uma posição de liberação;um elemento de engate (37), sustentado pelo corpo (25) eadaptado para ser engatado a um suspensor (39), o movimento axial da haste(13), em relação ao corpo para a posição de descida, faz com que o ombro (21)entre em contato com o elemento de engate (37) e mova-o radialmente parafora e em engate com o suspensor (39) para prender de maneira liberável aferramenta de manobra (11) ao suspensor (39); eum pistão (41), que circunda substancialmente as porções dahaste (13) e do corpo (25) e que é móvel de maneira descendente em relaçãoà haste (13) em resposta a pressão de fluido aplicada à passagem axial (14),enquanto na posição de ajuste de vedação (45), para, assim, ajustar um selode vedação (45).
2. FERRAMENTA DE MANOBRA (11), de acordo com areivindicação 0, em que a ferramenta de manobra (11) compreendeadicionalmente:portas de haste inferior e superior (15, 17) localizadas eradialmente estendidas através da haste (13);portas de corpo inferior e superior (33, 35) localizadas eradialmente estendidas através do corpo (25) e adaptadas para se alinharemàs portas de haste inferior e superior (15, 17) em momentos desejados; e emquea porta de haste superior (15) e a porta de corpo superior (33),quando alinhadas no momento da posição de ajuste de vedação (45), ativam opistão (41) e ajustam a vedação (45), e a porta de haste inferior (17) e a portade corpo inferior (35), quando alinhadas na posição de teste de vedação (45),testar a vedação (45).
3. FERRAMENTA DE MANOBRA (11), de acordo com areivindicação 0, em que a ferramenta de manobra (11) compreendeadicionalmente:a porta de haste superior (15) e a porta de corpo superior (33)estão alinhadas no momento da posição de ajuste de vedação (45), e a portade haste inferior (17) e a porta de corpo inferior (35) não estão alinhadas nomomento da posição de ajuste de vedação (45).
4. FERRAMENTA DE MANOBRA (11), de acordo com areivindicação 0, em que a ferramenta de manobra (11) compreendeadicionalmente:um sub de assentamento (47) conectado a uma porção deextremidade inferior da haste (13); eum objeto vedante (49), localizado dentro do sub deassentamento (47) para vedar, assim, a extremidade inferior da haste (13),possibilitando que a pressão de fluido seja mantida na passagem axial (14) nahaste (13), no momento das posições de teste de vedação (45) e ajuste devedação (45).
5. MÉTODO DE AJUSTE E TESTE DE UM SELO DEVEDAÇÃO (45) DE UM SUSPENSOR DE TUBO DE POÇO (39), em que ométodo compreende:(a) fornecer uma ferramenta de manobra (11) com uma hastealongada (13) que tem uma passagem axial (14) e roscas (19) em suasuperfície externa; um corpo (25) que circunda e é rosqueado à haste (13), demodo que a rotação da haste (13) faça com que a haste (13) se movaaxialmente em relação ao corpo (25); e um pistão (41), que circundasubstancialmente as porções da haste (13) e do corpo (25) e móvel de maneiradescendente em relação à haste (13);(b) rotacionar a haste (13) em relação ao corpo (25) para umaposição de descida, engatando, assim, seguramente a ferramenta de manobra(11) com um suspensor (39);(c) manobrar a ferramenta (11) e do suspensor (39) em umacabeça de poço submarina;(d) rotacionar a haste (13) em relação ao corpo (25) para umaposição de ajuste; então,(e) durante a posição de ajuste, aplicar pressão de fluido àpassagem axial (14) para fazer com que a vedação (45) se ajuste e vede.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0, em que omovimento a partir da posição de descida para a posição de ajuste é concluídopor meio da rotação da haste (13) na mesma direção em relação ao corpo (25).
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0, em que ahaste (13) se move axialmente para baixo em relação ao corpo (25), quando ahaste (13) é girada a partir da posição de descida para a posição de ajuste.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0, em que aetapa (b) compreende adicionalmente:Fornecer a ferramenta de manobra (11) com um elemento deengate (3 7) sustentado ρ elo cor po (2 5) e adaptado para ser engatado aosuspensor (39); eMover a haste (13) axialmente em relação ao corpo (25) faz comque um ombro (21) entre em contato com o elemento de engate (37) e mova-oradialmente para fora e em engate com o suspensor (39), para prender demaneira liberável a ferramenta de manobra (11) ao suspensor (39).
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0, em que:a etapa (a) compreende, adicionalmente, o fornecimento de umaferramenta de manobra (11) com uma porta de haste superior (15) localizada eradialmente estendida através da haste (13) e uma porta de corpo superior (33)localizada e radialmente estendida através do corpo (25);a etapa (d) compreende, adicionalmente, o alinhamento da portade haste superior (15) e da porta de corpo superior (33) uma à outra e a umacâmara de pistão (42); ea etapa (e) compreende, adicionalmente, fazer com que o fluidona passagem axial (14) flua através da porta de haste superior (15) e atravésda porta de corpo superior (33) na câmara de pistão (42), ajustando, assim, oselo de vedação (45).
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0, em que ométodo compreende, adicionalmente, após a etapa (e):Rotacionar a haste (13) em relação ao corpo (25) a partir daposição de ajuste para uma posição de teste; então,Aplicar o fluido à passagem axial (14), testando, assim, o selo devedação (45).
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