BRPI1001843A2 - Aparelho de implantação de riser - Google Patents

Abstract

Aparelho de implantação de riser trata-se de uma montagem de adaptador de cunha (100) que é uma plataforma arredondada com um furo central usado para sustentar as seções de revestimento na medida em que as seções de revestimento são unidas uma a outra e baixadas abaixo de uma plataforma de perfuração. A montagem de adaptador de cunha (100) compreende duas seções em forma de c (107, 108) unidas em duas costuras (106), sehdoqúe uma costura se localiza na extremidade de cada perna do formato em c. Uma placa de aperto (138) é usada para unir cada costura e aplicar uma força de pré-carga sobre a junta. A força de pré-carga minimiza a deflexão axial na junta.

Description

“APARELHO DE IMPLANtAÇÃO DE RISER” Antecedentes da Invenção 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se, em geral, a um método e a um aparelho para sustentar tubulares de furo de poço em cima de um furo de poço, e, em particular, a uma mesa de sustentação de riser de adaptador de cunha (spider) seccional que pode ser montada com blocos de aperto que criam uma força de pré-carga entre as seções. 2. Breve Descrição da Técnica Relacionada Uma montagem de adaptador de cunha é uma armação de sustentação colocada em uma plataforma de perfuração para sustentar o revestimento, na medida em que as seções de revestimento são constituídas e baixadas para baixo da plataforma. Uma coluna de tubo de riser, por exemplo, pode ser sustentada por meio de uma montagem de adaptador de cunha, na medida em que as seções adicionais de tubo de riser são adicionadas à coluna e baixadas a partir da mesa de sonda de perfuração até a cabeça de poço submarina. Um riser é um tipo de revestimento que desce desde uma plataforma de perfuração marítima a té um alojame nto de cabeça de poço submarina.

As montagens de adaptador de cunha têm um formato cilíndrico e podem ter um diâmetro externo relativamente grande. Por exemplo, algumas montagens de adaptador de cunha têm um diâmetro externo de 4,978 m (196"). O revestimento é baixado através de um furo no centro da montagem de adaptador de cunha, na medida em que as seções subsequentes de revestimento são montadas, ou "constituídas", na coluna de revestimento. Os acessórios de sustentação, como os grampos de sustentação de revestimento, ficam sobrepostos à montagem de adaptador de cunha para segurar as seções de revestimento em uma posição vertical durante o processo de assentamento.

Pode ser necessário desmontar o adaptador de cunha em duas ou mais seções para transporte ou por razões emergenciais. O adaptador de cunha com 4,978 m (196") de diâmetro, por exemplo, pode ser muito grande para transporte por meio de alguns caminhões, em certas estradas. Uma condição emergencial pode ocorrer se uma seção de riser estiver se projetando através do furo da montagem de adaptador de cunha e a sonda de perfuração precisar ser movida para manter-se à distância de uma tempestade. Pode ser mais rápido separar o adaptador de cunha e deixar o riser no local, em vez de tentar descer o riser ou levantá-lo o suficiente para desmontá-lo.

As juntas que permitem a montagem e a desmontagem do adaptador de cunha podem permitir que o adaptador de cunha se flexione quando uma carga, como uma coluna pesada de tubo de riser, for suspensa a partir do adaptador de cunha. Os adaptadores de cunha seccionais típicos podem ter juntas que compreendem um pino e juntas em forma de dedos. Esses adaptadores de cunha têm uma deflexão axial que podería ser maior do que 12,7 mm (1Λ"). A deflexão pode ser bem grande para as outras ferramentas situadas no adaptador de cunha. Os atuadores hidráulicos, no adaptador de cunha, por exemplo, podem precisar alinharem-se de forma precisa com o tubo de riser ou com outros atuadores hidráulicos, para construir a junta entre cada seção subsequente de revestimento. Assim, a deflexão na montagem de adaptador de cunha pode impedir que o atuador funcione corretamente.

Sumário Da Invenção Uma montagem de sustentação de adaptador de cunha montada compreende duas placas circulares, sendo que cada placa tem um furo. As placas circulares ficam alinhadas axialmente, uma em cima da outra. Os espaçadores entre as placas criam um vão axial. Os espaçadores podem ser alojamentos para grampos hidráulicos usados para sustentar o tubo de riser como se estivessem suspensos a partir do furo da montagem de sustentação. As placas circulares montadas podem ficar separadas em duas metades em forma de C, semicirculares, para que cada metade tenha a metade de uma placa superior e uma placa inferior. A metade de placa superior permanece fixada à metade de placa inferior através dos alojamentos de grampo de sustentação.

As metades em forma de C das placas circulares podem ser fixadas uma a outra por meio de um bloco de aperto. Cada bloco de aperto tem um rebordo superior e inferior que se ajusta em sulcos correspondentes em local próximo à extremidade de cada placa de metade em forma de C inferior e superior. A face de cada bloco de aperto fica levemente rebaixada a partir da extremidade da perna da metade em forma de C. A distância a partir da extremidade da perna em forma de C até a face do bloco de aperto pode ser de 0,381 mm a 0,762 mm (0,015" a 0,030"). As extremidades de uma metade em forma de C são colocadas em contato com as extremidades da outra metade em forma de C para formarem uma placa circular em forma de O. O vão entre as faces das placas de aperto é de 0,762 mm a 1,524 mm (0,030" a 0,060"), pelo fato de que cada bloco é rebaixado a partir da extremidade da perna em forma de C. As cavilhas são colocadas através de orifícios em cada bloco e atarraxadas até que as faces do bloco fiquem unidas. Como os blocos de aperto são unidos, as extremidades das placas que formam cada formato em C são comprimidas em direção às extremidades das placas adjacentes, criando, assim, uma força de pré-carga entre as duas seções. A força de pré-carga sobre as duas metades permite que a montagem completa funcione mais como um anel contínuo. A pré-carga fornece uma quantidade significativa de rigidez na montagem e reduz a defléxão axial, associada com forças axiais que atuam na montagem de adaptador de cunha, como a força criada quando se suspende o tubo de riser a partir da montagem.

Breve Descricão Dos Desenhos Para que se possa entender com mais detalhes de que maneira as características, as vantagens e os objetos da invenção, bem como outros fatores que irão se tornar aparentes, são adquiridos, uma descrição mais particular da invenção, brevemente reduzida acima, deve ser obtida por meio de referência à modalidade da mesma, que é ilustrada nos desenhos anexados, cujos desenhos formam uma parte deste relatório descritivo. Entretanto, deve-se notar que os desenhos ilustram somente uma modalidade preferida da invenção e, portanto, não devem ser considerados limitadores de seu escopo, na medida em que a invenção pode admitir as outras modalidades igualmente eficazes. A Figura 1 é uma vista ortogonal de uma modalidade exemplificadora da montagem de adaptador de cunha seccional de pré-carga. A Figura 2 é uma vista superior das placas da montagem de adaptador de cunha de pré-carga da Figura 1. A Figura 3 é uma vista lateral de uma junta da montagem de adaptador de cunha de pré-carga, obtida ao longo da linha 3-3. A Figura 4 é uma vista lateral de uma junta da montagem de adaptador de cunha de pré-carga da Figura 1, que mostra o vão entre as placas de aperto antes de aplicar uma pré-carga.

Descricão Detalhada Da Modalidade Preferida A presente invenção será descrita agora de forma mais completa, daqui por diante com refere ncia aos d esenhos em anexo que ilustram as modalidades da invenção. Entretanto, essa invenção pode ser concretizada de diferentes formas e não deve ser interpretada como sendo limitada às modalidades ilustradas expostas neste documento. De preferência, essas modalidades são fornecidas de modo que essa descrição seja completa e integral, e irão transmitir plenamente o escopo da invenção àqueles versados na técnica. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes do princípio ao fim, e a notação primária, se usada, indica elementos similares em modalidades alternativas.

Com relação à Figura 1, a montagem de sustentação de adaptador de cunha 100 é uma montagem usada para constituir, ou juntar as seções de tubo de riser (não mostradas). O adaptador de cunha 100 fica suspenso sobre uma abertura em uma mesa de sonda de perfuração (não mostrada) e os grampos 102 localizados no adaptador de cunha 100 são usados para sustentar o peso de uma primeira seção de riser (não mostrada), na medida em que uma segunda seção de riser se aloja na primeira. Uma coluna de seções de riser pode ficar suspensa em baixo da primeira seção de riser. Em uma modalidade exemplificadora, o adaptador de cunha 100 é de 4,978 m (196") de diâmetro e pesa 20.412 kg (45.000 libras). O adaptador de cunha pode ser maior ou menor e pode pesar mais ou menos.

Com relação à Figura 1, a montagem de sustentação de adaptador de cunha 100 compreende uma primeira metade de anel 104 e uma segunda metade de anel 105. As metades de anel 104, 105 são unidas na costura 106. Cada metade de anel 104, 105 compreende uma placa superior 107 e uma placa inferior 108. Cada placa 107, 108 é, geralmente, uma placa plana que tem uma superfície de diâmetro interno 112. Quando as metades de anel 104, 105 são unidas, a superfície de diâmetro interno 112 define um furo através do centro das placas. O furo arredondado pode ser alinhado axialmente com um furo de poço (não mostrado). A borda mais externa 116 das placas 107, 108 podem ter um formato geralmente arredondado, ou podem ter outros formatos. A placa superior 107 e a placa inferior 108, cada uma em rotação em torno do mesmo eixo geométrico, fica empilhada uma por cima da outra para formar cada metade de anel 104, 105 da montagem de sustentação 100.

Os membros de armação, como os alojamentos de sustentação 118 dos grampos de sustentação de riser 102, podem ficar localizados entre a placa superior 107 e a placa inferior 108, para criar um vão 110 (melhor visto na Figura 4) entre a placa superior 107 e a placa inferior 108. Em uma modalidade exemplificadora, seis alojamentos de sustentação 118, sendo cada um utilizado para sustentar o grampo 102, e o mecanismo de atuação de grampo, ficam localizados entre a placa superior 107 e a placa inferior 108. As cavilhas 120 podem passar através da placa superior 107, através do alojamento de sustentação 118, e através da placa inferior 108. As porcas (não mostradas) são, então, atarraxadas às cavilhas. Em uma modalidade alternativa, as roscas ficam atarraxadas no interior do alojamento de sustentação 118 e as cavilhas 120 passam através da placa superior 107 ou da placa inferior 108 e são, então, atarraxadas no alojamento de sustentação 118. Algumas modalidades da montagem de sustentação 100 podem ter mais do que duas placas 107, 108.

Um anel de sustentação de Gimbol cavilhado 122, pode ser fixado à placa inferior 108 para entrar em contato com a plataforma de sonda de perfuração (não mostrada). As montagens variadas podem ser fixadas entre as placas 107, 108, como grampos 102 usados para sustentar o revestimento. Além disso, as montagens variadas podem ser fixadas em cima da placa de topo 107 que inclui, por exemplo, atuadores hidráulicos para unir seções de revestimento, gradeamento para os operadores ficarem de pé ao mesmo tempo em que operam o adaptador de cunha, e corrimões.

Com relação à Figura 2, a montagem de sustentação de adaptador de cunha 100 pode ser dividida em duas ou mais seções 104, 105 para facilitar o transporte ou para remover rapidamente a montagem de sustentação de adaptador de cunha 100 ao mesmo tempo em que o revestimento (não mostrado) se projeta através do furo do adaptador de cunha, como quando em condições emergenciais. Algumas modalidades podem ter placas que se separam em mais de duas seções. A costura 106 (Figura 1) fica localizada, geralmente, em um ponto em que não interferirá com mecanismos hidráulicos ou grampos 102. Em uma modalidade preferida, cada metade de anel 104, 105 tem um formato em C. A superfície de borda 132 localizada na extremidade de cada "C" fica contígua à superfície de borda 132 de uma metade de placa em forma de C adjacente para formar uma placa inteiriça 104, 105 que tem um formato de O.

Com relação à Figura 3, em uma modalidade preferida, cada costura 106 entre a primeira metade de anel 104 e a segunda metade de anel 105 compreende uma superfície de borda 132 e um sulco 134. O sulco 134 é uma fenda na face superior da placa inferior 108 e na face inferior da placa superior 107. Assim, os sulcos 134 ficam voltados um para o outro para cada metade de placa. A superfície de borda 132 é a peça de extremidade que irá comprimir uma superfície de borda da placa adjacente 107, 108.

Com relação à Figura 3, a montagem de aperto 136 compreende duas placas de aperto 138. Cada placa de aperto 138 tem um corpo que tem uma face frontal 140, uma face posterior 142, uma superfície superior 144, uma superfície inferior 146, e um ou mais rebordos 148. O rebordo 148 é um flange que se projeta a partir da superfície superior 144 ou da superfície inferior 146. O rebordo 148 se projeta a uma distância aproximadamente igual à profundidade do sulco 134, ou pode ser levemente mais alto ou levemente mais baixo do que a profundidade do sulco 134. A largura do rebordo 148 pode ser levemente menor ou levemente maior do que a largura do sulco 134. Assim, o rebordo 148 se ajusta no sulco 134, ou, em algumas modalidades, o mesmo pode ser ajustado com força no interior do sulco 134. A largura de cada placa de aperto 138 entre a borda interna do rebordo 148 e a face frontal 140 é levemente menor do que o comprimento entre a borda interna do sulco 134 e a superfície de borda 132. Em uma modalidade preferida, a distância a partir da borda interna de rebordo 148 até a face frontal 140 é aproximadamente de 3,81 mm (0,015 polegada) a 7,62 mm (0,030 polegada), menor do que a distância a partir da borda interna do sulco 134 até a superfície de borda 132.

Em algumas modalidades, a placa de aperto 138 é fixada às placas inferior e superior por outros meios, como por meio de soldagem (não mostrado) ou com cavilha (não mostrada). Nessas modalidades, a placa de aperto é fixada para que um vão exista entre a face frontal 140 e um plano definido por meio da face de borda da placa e o vão fique unido quando a tensão de pré-carga é aplicada às braçadeiras, causando, assim, forças compressivas contra as superfícies de borda 132. Além disso, as placas de aperto (não mostradas) podem ser fixadas à superfície de topo da placa superior 107 ou à superfície de fundo da placa inferior 108. A placa de aperto 1 38 tem ori fícios cilíndricos lisos 152 para receber as cavilhas 154, para fixar a placa de aperto 138 a uma placa de aperto adjacente 138. Os orifícios 152 passam através da placa de aperto 138 a partir da face posterior 142 até a face frontal 140. O diâmetro dos orifícios cilíndricos lisos 152 é levemente maior do que o diâmetro das cavilhas 154. Os orifícios de cavilha 152 podem ter um rebaixador 160 para receber as cabeças de cavilha para que estas não se projetem a partir da placa de aperto 138 quando as cavilhas 154 são instaladas.

As cavilhas são passadas através da primeira placa de aperto 138, a partir da face posterior 142 até a face frontal 140, para que as roscas de cavilha (não mostradas) se projetem a partir da face frontal 140 da primeira placa de aperto 138 e passem no interior da face frontal 140 da segunda placa de aperto 132. As porcas 156 podem ser fixadas às roscas das cavilhas 154 para segurar as cavilhas e aplicar uma carga entre as placas. Em algumas modalidades, os rebaixadores 160 ficam localizados na face posterior 142 da segunda placa de aperto 132 para que as porcas possam ser escareadas e, assim, não se projetarem a partir da face posterior 142 da segunda placa de aperto. Em algumas modalidades, as roscas são atarraxadas no interior da segunda placa de aperto 138 (não mostrada) e, assim, as cavilhas 154 engatam diretamente às roscas da segunda placa de aperto 138 em vez de exigirem as porcas. Em algumas modalidades, a compressão entre as placas não é gerada por meio de cavilhas. Nessas modalidades, um dispositivo de compressão, como uma braçadeira em C (não mostrada) ou um carne (não mostrado) pode ser usado para pressionar as placas de aperto uma em direção a outra. Como alternativa, um dispositivo de compressão, como um atuador hidráulico (não mostrado) pode pressionar as placas de aperto e segurá-las em contato próximo uma com a outra ao mesmo tempo em que um retentor rígido (não mostrado) é instalado para manter a compressão.

Um pino 162 pode passar através da placa superior 107 ou da placa inferior 108 no interior da placa de aperto 138 para impedir que a placa de aperto 138 saia da posição durante o transporte ou a instalação. O pino 162, geralmente, não é necessário após as cavilhas 154 serem atarraxadas, uma vez que a força compressiva exercida por meio da placa de aperto 138 sobre as placas 107 e 108 impedem que a placa de aperto 138 saia da posição.

Em uma modalidade exemplificadora, cada metade de anel 104, 105 da montagem de adaptador de cunha 100 é montada colocando os alojamentos de sustentação 118 entre a placa superior 107 e a placa inferior 108. A placa de aperto 138 é instalada ao se deslizar o rebordo 148 no interior dos sulcos 134. Dois pinos 162 são inseridos, cada um através da placa superior 107 e da placa inferior 108, no interior da placa de aperto 138. A metade de anel 104 tem duas placas de aperto 138 — uma em cada extremidade do formato em C.

Com relação à Figura 4, as metades de anel 104, 105 da montagem de adaptador de cunha 100 são unidas ao se alinharem às superfícies de extremidade 132. Quando a superfície de extremidade 132 da primeira metade de anel 104 fica em contato com a superfície de extremidade 132 da segunda metade de anel 105, mas não sob tensão de pré-carga, existe um vão entre as faces interiores 140 de aproximadamente 0,762 mm (0,030 polegada) a 1,524 mm (0,060 polegada). As cavilhas 154 são passadas através dos orifícios de cavilha 152 das placas de aperto 138, e, então, são atarraxadas, da mesma forma que as porcas 156. O torque é aplicado às cavilhas 154 até que o vão 110 entre as faces interiores 140 seja reduzido ou eliminado. O torque poderia ser, por exemplo, 1.355,82 N.m (1.000 pés-Iibras). Em algumas modalidades, o torque é aplicado até que as faces interiores 140 entrem em contato umas com as outras. Assim, as superfícies de borda 132 são, portanto, pré-carregadas contra as superfícies de borda adjacentes 132. Quando uma tensão de pré-carga apropriada é aplicada entre as placas de aperto 138, a montagem de sustentação 100 (Figura 1) pode sustentar uma coluna de revestimento que pesa 226.796,18 kg (500.000 libras) e tem uma deflexão na direção axial, na costura 106, com menos de 12,7 mm (½11). Em algumas modalidades, a deflexão pode ser de 4,762 mm (3/16”) ou menos.

Ao mesmo tempo em que a invenção foi mostrada ou descrita em somente algumas de suas formas, deve ser evidente, para aqueles versados na técnica, que ela não é tão limitada, mas é suscetível a alterações variadas sem se desviar do escopo da invenção. Por exemplo, o sistema poderia ser empregado fornecendo a indicação de assentamento de outro equipamento, como um suspensor do tubo de produção e vedação de suspensor do tubo de produção.

Claims (9)

1. APARELHO DE IMPLANTAÇÃO DE RISER, que compreende: uma pluralidade de segmentos (107, 108), sendo que cada segmento tem uma parte de diâmetro interno curvado que é uma parte de um círculo, sendo que cada segmento tem duas extremidades separadas de forma circunferencial (132) que se apóia nas extremidades adjacentes (132) de pelo menos um outro segmento (107, 108), para definir uma abertura central circular; um membro de sustentação retrátil (102) fixado à pluralidade de segmentos e móvel a partir de uma posição retraída para dentro, no interior da abertura central, para sustentar uma primeira seção de riser ao mesmo tempo em que uma segunda seção de riser se aloja na primeira seção de riser; uma placa de pré-carga (138) fixada a cada extremidade de cada segmento (107, 108), sendo que cada placa de pré-carga tem uma face frontal (140), inicialmente rebaixada a partir da extremidade do segmento ao qual é fixada; sendo que um vão é localizado entre as faces frontais (140) das placas de pré-carga adjacentes (138), quando as extremidades (132) dos segmentos são inicialmente apoiadas; sendo que ao forçar as placas de pré-carga adjacentes (138), uma em direção a outra, reduz-se o vão e se aplica uma força de pré-carga às extremidades adjacentes (132) dos segmentos; e pelo menos um prendedor (154), que se estende entre as placas de pré-carga adjacentes (138), para prender as extremidades adjacentes (132) dos segmentos umas nas outras sob a força de pré-carga.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que a pluralidade de segmentos (107, 108) compreende dois segmentos, e sendo que a parte de diâmetro interno de cada segmento se estende a 180 graus.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que cada segmento compreende as placas superiores (107) e as inferiores (108), e sendo que as placas de pré-carga (138) se estendem entre as placas inferiores e superiores.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que o atarraxamento de pelo menos um prendedor (154) aplica a força de pré-carga.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, que compreende adicionalmente pinos removíveis (162) para segurar as placas de pré-carga antes de receber pelo menos um prendedor.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que os segmentos (107, 108) compreendem adicionalmente uma fenda (134) e as placas de tensão (138) que compreendem adicionalmente um rebordo (148), sendo que o rebordo está localizado na fenda.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que a abertura central tem um eixo geométrico, e sendo que as extremidades separadas de forma circunferencial (132) ficam localizadas nos planos radiais, a partir do eixo geométrico.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que a abertura central tem um eixo geométrico, e sendo que as faces frontais (140) das placas de pré-carga (138) ficam localizadas nos planos radiais, a partir do eixo geométrico.

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 0, sendo que cada segmento (107, 108) tem uma parte de diâmetro externo, sendo que cada parte de diâmetro externo fica paralela com uma parte de diâmetro interno.