BR112015006258B1

BR112015006258B1 - Unidade de obturador para vedação em torno de um tubo ascendente submarino, unidade telescópica para conectar operativamente uma extremidade de superfície de um tubo ascendente submarino a uma plataforma, e, método de formação de uma vedação em torno de um tubo ascendente submarino

Info

Publication number: BR112015006258B1
Application number: BR112015006258-0A
Authority: BR
Inventors: Kenneth W. Seyffert; Voltaire O. Sonnier; Hoang Nguyen
Original assignee: National Oilwell Varco, L.P.
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2021-06-01
Also published as: WO2014046859A2; CA2883490C; WO2014046859A3; EP2898173A2; US9631440B2; US20140083710A1; EP2898173B1; BR112015006258A2; CA2883490A1

Abstract

unidade de obturador para vedação em torno de um tubo ascendente submarino, unidade telescópica para conectar operativamente uma extremidade de superfície de um tubo ascendente submarino a uma plataforma, e, método de formação de uma vedação em torno de um tubo ascendente submarino. é provida uma unidade de obturador para vedação em torno de um tubo ascendente submarino. o tubo ascendente submarino . é operativamente conectável entre uma plataforma de superfície e um equipamento submarino. a unidade de obturador inclui um alojamento de obturador e pelo menos um obturador. o alojamento de obturador é posicionável em torno de uma unidade telescópica. a unidade telescópica conecta operativamente o tubo ascendente submarino com a plataforma de superfície. o(s) obturador(es) é(são) posicionável(eis) ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador, para formar uma vedação com a unidade telescópica e incluir uma pluralidade de segmentos obturadores. cada um dos segmentos obturadores tem conectores macho e fêmea em cada extremidade dos mesmos conjugadamente conectáveis aos conectores macho e fêmea de outro dos segmentos, para formar uma conexão de vedação entre eles. a conexão de vedação define um trajeto de vazamento não linear, por meio do qual o vazamento de fluido entre a pluralidade de segmentos é detido.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] A descrição refere-se genericamente a técnicas para realizaroperações no local do poço. Mais especificamente, a descrição refere-se a técnicas, tais como tubos ascendentes, juntas e/ou conectores e dispositivos relacionados, para passagem de fluido em um local do poço.

[002] Operações de campo de óleo podem ser realizadas paralocalizar e perfurar por hidrocarbonetos. Uma vez localizados, operações de produção podem ser realizadas para reunir e coletar valiosos fluidos de furo abaixo. Durante operações de perfuração, os fluidos recuperados podem ser, por exemplo, fluidos de perfuração e/ou óleo transitório, gás e água. Durante operações de produção, os fluidos podem ser hidrocarbonetos produzidos.

[003] Algumas tais operações de campo de óleo são realizadas emlocais fora da costa. Plataformas fora da costa podem ser usadas para puxar fluidos de locais submarinos para um vaso de superfície. O equipamento submarino pode ser posicionado nas imediações do fundo do mar, para acessar fluidos em formações de subsuperfície. Um tubo ascendente de produção ou perfuração pode estender-se do equipamento submarino para uma plataforma, para trazer o fluido para captura na superfície. O tubo ascendente pode ser, por exemplo, um tubo ascendente de perfuração ou um tubo ascendente de produção, incluindo uma série de tubulares conectados entre si para formar um trajeto de fluido para passagem do mesmo.

[004] Os tubulares do tubo ascendente podem ser expostos a váriascondições submarinas, tais como correntes, pressões de fluido, vida marinha e similares, que podem aplicar forças ou de outro modo afetar o desempenho dos tubulares. Vários tubulares têm sido desenvolvidos para uso em operações submarinas, como descrito, por exemplo, nas Patentes/Pedidos US Nos. 7913767, 7686342, 6557637, 6070669, 5259459, 5066048, 4844511, 4662785, 4496172, 4436157, 4124231, 20100326671, e 20050146137.

[005] Alguns tubulares ao longo do tubo ascendente podem serprovidos com vários dispositivos de conexão, tais como juntas, para conectar porções dos tubulares entre si, ou a outros componentes, tais como a cabeça de poço ou a plataforma. As vedações podem ser providas em torno dos tubulares e/ou dispositivos de conexão para evitar vazamento. Exemplos de tubos ascendentes e/ou conectores são providos na Patente/Pedido US Nos. 7913767 e 2003/0111799.

SUMÁRIO

[006] Em pelo menos um aspecto, a presente descrição refere-se auma unidade de obturador para vedação em torno de um tubo ascendente submarino. O tubo ascendente submarino é operativamente conectável entre uma plataforma e o equipamento submarino. A unidade de obturador inclui um alojamento de obturador e pelo menos um obturador. O alojamento de obturador é posicionável em torno de uma unidade telescópica. A unidade telescópica conecta operativamente o tubo ascendente submarino à plataforma. O(s) obturador(es) é(são) posicionável(eis) ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador, para formar uma vedação com a unidade telescópica, e inclui(em) uma pluralidade de segmentos obturadores. Cada um dos segmentos tem conectores macho e fêmea em cada extremidade dos mesmos conectáveis aos conectores macho e fêmea de outros dos segmentos, para formar uma conexão de vedação entre eles. A conexão de vedação define um trajeto de vazamento não linear, por meio do qual o vazamento de fluido entre os segmentos é detido.

[007] O alojamento de obturador pode ter extremidades flangeadas e/ou orifícios de pressão através do mesmo. A superfície interna do alojamento de obturador inclui uma primeira porção de diâmetro e uma segunda porção de diâmetro. A primeira porção de diâmetro pode ser maior do que a segunda porção de diâmetro e define um ressalto entre elas.

[008] A unidade de obturador pode também incluir um anel decompressão, um espaçador, e/ou um O-RING. Os obturadores podem ser posicionáveis entre o anel de compressão e o ressalto.

[009] O(s) obturador(es) pode(m) incluir um obturador interno e umobturador externo, e/ou uma porção de corpo e anéis superior e inferior. A porção de corpo pode ter ranhuras. O(s) obturador(es) pode(m) incluir uma porção superior e uma porção inferior com uma endentação entre eles. Cada um dos conectores macho e fêmea pode incluir pelo menos uma porção horizontal e pelo menos uma porção vertical. As porções horizontal e vertical podem ser lineares, não lineares, deslocadas, e/ou ligadas. Os conectores macho e fêmea podem incluir conectores de lingueta e ranhura, e/ou uma seção de extremidade chanfrada, e o conector fêmea compreende uma cavidade chanfrada para receber a extremidade chanfrada. O trajeto de vazamento pode ser desarticulado.

[0010] Em outro aspecto, a descrição refere-se a uma unidade telescópica para operavelmente conectar extremidade de superfície de um tubo ascendente submarino a uma plataforma. Uma extremidade submarina do tubo ascendente pode ser operativamente conectável ao equipamento submarino. A unidade telescópica pode incluir um barril interno operativamente conectável à plataforma, um barril externo operativamente conectável ao tubo ascendente submarino (o barril externo deslizantemente recebendo o barril interno no mesmo), e pelo menos uma unidade de vedação posicionável em torno dos barris internos e externos para formar uma vedação ali.

[0011] A unidade de obturador inclui um alojamento de obturador e pelo menos um obturador. O alojamento de obturador é posicionável em torno de uma unidade telescópica. A unidade telescópica conecta operativamente o tubo ascendente submarino à plataforma. O(s) obturador(es) é(são) posicionável(eis) ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador, para formar uma vedação com a unidade telescópica, e inclui uma pluralidade de segmentos obturadores. Cada um dos segmentos tem conectores macho e fêmea em cada extremidade dos mesmos conectáveis aos conectores macho e fêmea de outro dos segmentos, para formar uma conexão de vedação entre eles. A conexão de vedação define um trajeto de vazamento não linear, por meio do qual o vazamento de fluido entre os segmentos é detido.

[0012] A unidade de vedação pode incluir um flange de plataforma operativamente conectável à plataforma e uma vedação de plataforma, um colar, um mecanismo de trancamento, um anel guia, contraventamento, fole, uma cobertura de fole, um carretel adaptador, um colar de travamento de barril interno, uma unidade de sapata, e/ou uma sapata e um flange ascendente.

[0013] Finalmente, em outro aspecto, a descrição refere-se a um método de formar uma vedação em torno de um tubo ascendente submarino. O tubo ascendente submarino é operativamente conectado a uma plataforma por uma unidade telescópica. O método envolve prover a unidade telescópica com pelo menos uma unidade de obturador. A unidade de obturador inclui um alojamento de obturador posicionável em torno da unidade telescópica e pelo menos um obturador posicionável ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador, para formar uma vedação com a unidade telescópica. O(s) obturador(es) incluem uma pluralidade de segmentos obturadores. Cada um dos segmentos tem conectores macho e fêmea em cada extremidade dos mesmos. O método envolve adicionalmente resistir ao vazamento de fluido entre a pluralidade de segmentos, formando uma conexão de vedação com um trajeto de vazamento não linear entre os conectores macho e fêmea, conectando os conectores macho e fêmea dos segmentos com outro da pluralidade de segmentos.

[0014] A resistência pode envolver comprimir a pluralidade de segmentos entre si em resposta à pressão hidráulica e/ou comprimir o pelo menos um obturador dentro do alojamento de obturador com um anel de compressão. O(s) obturador(es) pode(m) incluir um obturador interno e um obturador externo. A resistência pode também envolver empurrar o obturador externo contra o obturador interno em resposta à pressão hidráulica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A fim de que os aspectos e vantagens citados acima possam ser compreendidos em detalhes, uma descrição mais particular, brevemente resumida acima, pode ser tomada por referência às suas modalidades, que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos anexos ilustram somente modalidades típicas e não são, portanto, para ser considerados limitantes do escopo. As figuras não são necessariamente em escala, e certos aspectos e certas vistas das figuras podem ser mostrados em escala ou em esquemática exagerados no interesse de clareza e exatidão.

[0016] A Fig. 1 é uma vista esquemática de um local do poço fora da costa, tendo um tubo ascendente estendendo-se de uma plataforma de superfície até o equipamento submarino com uma unidade telescópica entre eles.

[0017] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal longitudinal da unidade telescópica da Figura 1, tendo uma unidade de obturador.

[0018] A Fig. 3 é uma vista em seção transversal longitudinal de uma porção superior 3 da unidade telescópica da Figura 2.

[0019] A Fig. 4 é uma vista em seção transversal longitudinal de uma porção inferior 4 da unidade de junta telescópica da Fig. 2.

[0020] A Fig. 5 é uma vista extrema da unidade de obturador da Figura 2, tendo obturadores interno e externo.

[0021] A Fig. 6 é uma vista em seção transversal longitudinal da unidade de obturador da Figura 5.

[0022] A Figura 7 é uma vista da montagem da unidade de obturador da Figura 5.

[0023] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um segmento do obturador interno da Figura 5.

[0024] A Figura 9A é uma vista de topo do segmento do obturador interno da Figura 8.

[0025] A Figura 9B é uma vista em seção transversal do segmento do obturador interno da Figura 9A tomada ao longo das linhas 9B-9B.

[0026] A Figura 10 é uma vista da montagem do segmento do obturador interno da Figura 8.

[0027] A Figura 11 é uma vista de topo do segmento do obturador interno da Figura 10.

[0028] A Figura 12 é uma vista em seção transversal do segmento do obturador interno da Figura 11, tomada ao longo da linha 12-12.

[0029] As Figuras 13A-13D são vistas em perspectiva esquemáticas de vários obturadores internos, tendo várias conexões de vedação.

[0030] As Figuras 14A-14B são diagramas esquemáticos representando forças em uma conexão de vedação de intertravamento entre segmentos de um obturador interno.

[0031] As Figuras 15A-15C são diagramas esquemáticos representando forças em outra conexão de vedação de intertravamento entre segmentos de outro obturador interno.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0032] A descrição a seguir inclui sistemas, aparelhos, métodos e sequências de instruções exemplares que incorporam técnicas do assunto inventivo. Entretanto, compreende-se que as modalidades descritas podem ser praticadas sem estes detalhes específicos.

[0033] As técnicas aqui se referem a uma unidade telescópica, para ajustavelmente conectar uma tubular vertical a uma plataforma de superfície. A unidade telescópica inclui uma unidade de obturador, com obturadores interno e externo posicionáveis ali para vedar a unidade flexível. O obturador interno inclui dois (ou mais) segmentos com extremidades de maneira vedável conjugadas conectáveis entre si para formar um anel contínuo. As extremidades conjugadas proveem uma conexão de vedação conjugada com uma geometria de intertravamento entre elas. A geometria de intertravamento pode definir um trajeto de vazamento longitudinal (ou axial) entre elas, para evitar a passagem de fluido através delas. O trajeto de vazamento pode ter porções horizontais, verticais, e/ou curvas, que proveem uma geometria não linear total entre os segmentos.

[0034] Com algumas técnicas, o trajeto de vazamento do obturador é configurado para bloquear o fluxo de fluido, forçando a borracha do obturador em uma direção perpendicular a uma direção da força aplicada nele. Em tais casos, esta força de vedação perpendicular pode ser aumentada para forçar circunferencialmente a borracha (por exemplo, 90 graus), para fechar fendas verticais entre porções de um obturador interno. Em outros casos, a força de vedação perpendicular pode ser usada para pressionar porções do obturador interno em contato com a superfície interna da unidade de obturador, de modo que o trajeto de vazamento entre os segmentos seja bloqueado. O obturador interno pode ser configurado para reduzir uma força de grampo e reduzir a quantidade de pressão requerida para bloquear o fluxo ao longo do trajeto de vazamento. (Por exemplo, a pressão pode ser aplicada nos obturadores por um perfurador, para vedar o vazamento de lama em torno do obturador interno). O obturador interno de pressão reduzida pode ser configurado para operar em pressões mais elevadas (por exemplo, de cerca de 35,16 a 70,32 kg/cm (500 a 1.000 psi)) durante períodos mais curtos (por exemplo, situações de emergência), desse modo reduzindo o desgaste sobre o obturador interno. O obturador interno pode também ser usado para tratar vazamentos que podem criar problemas ambientais.

[0035] A Figura 1 representa um local do poço 100, tendo uma plataforma de superfície 102 e equipamento submarino 104, com um tubo ascendente 106 entre eles. A plataforma de superfície 102 tem um equipamento 108 e outro equipamento de superfície 110 para operar o local do poço 100. O equipamento submarino 104 é posicionado em torno de uma cabeça de poço 112 localizada no fundo do mar 114, adjacente a um poço 116. O equipamento submarino 104 é esquematicamente representado como um componente posicionado adjacente à cabeça de poço 112, porém, pode ser posicionado em torno do fundo do mar 114 e pode incluir vários componentes submarinos, tais como controladores preventivos de erupção, distribuidores e/ou outros dispositivos submarinos para realizar operações submarinas. Embora a Fig. 1 mostre uma aplicação submarina, será observado que as técnicas aqui podem ser usadas em uma variedade de aplicações baseadas em terra ou água.

[0036] O tubo ascendente 106 é um sistema de tubulares 118 que forma um tubo longo para unir o equipamento de perfuração 108 sobre a plataforma 102 com a cabeça de poço 112 no fundo do mar 114. O tubo ascendente 106 pode também ser provido com um ou mais condutos externos 122, para realizar várias funções, tais como um conduto elétrico ou fluídico (por exemplo, obstrução e corte, glicol, hidráulica, e/ou enchimento de tubo ascendente, etc.). O(s) conduto(s) 122 pode(m) correr ao longo do tubo ascendente 106, a partir da plataforma de superfície 102 para o equipamento submarino 104. Os condutos 122 podem incluir várias tubulações, cabos, ou outros mecanismos de passagem para a passagem de fluidos. Os tubulares 118 podem ser membros tubulares com uma conexão tubular 120 entre eles.

[0037] Uma unidade telescópica 111 pode ser posicionada em torno do tubo ascendente 106 para se conectar operativamente com a plataforma de flutuação 102. A unidade telescópica 111 tem porções telescópicas que permitem à plataforma 102 ajustavelmente posicionar-se em relação ao tubo ascendente 106, por exemplo, quando a plataforma 102 move-se com a água do mar.

[0038] A Figura 2 representa a unidade telescópica 111 em maiores detalhes. A unidade telescópica 111 inclui uma unidade de vedação 224 em uma extremidade de superfície e uma unidade de sapata 226 em uma sua extremidade submarina, com um barril interno 230 e um barril externo 228 entre elas. A unidade de vedação 224 tem um flange de plataforma 223 operativamente conectável à plataforma 102, via uma unidade de plataforma 227. A unidade de plataforma 227 pode incluir vários conectores, tais como uma junta de flexão, desviador, etc. Na extremidade inferior da unidade telescópica 111, a unidade de sapata 226 tem uma sapata 222 e um flange ascendente 225 operavelmente conectados ao tubo ascendente 106, como esquematicamente representado.

[0039] O barril interno 230 é conectado ao flange de plataforma 223 em uma sua extremidade de superfície. Uma extremidade inferior do barril interno 230 estende-se deslizantemente dentro do barril externo 228 para movimento telescópico entre eles, e é rosqueado dentro da sapata 222. O barril externo 228 conecta-se ao flange ascendente 225 da unidade de sapata 226. O barril externo 228 recebe o barril interno 230 ali, para movimento deslizante e telescópico entre eles. O movimento telescópico do barril interno 230 em relação ao barril externo 228 permite à unidade telescópica 111 estender-se e retrair-se quando necessário.

[0040] A Fig. 3 mostra uma porção da unidade telescópica 111 com a unidade de vedação 224 da Figura 2 em maiores detalhes. Como mostrado nesta vista, a unidade de vedação 224 inclui o flange de plataforma 223 e uma vedação de plataforma 332. O flange de plataforma 223 é representado como um membro circular em uma extremidade de superfície do barril interno 230. Quando empregado aqui, circular deve referir-se a qualquer formato elíptico, e o não elíptico pode também opcionalmente ser usado. O flange de plataforma 223 provê uma superfície de contato para conexão operativa com a unidade de plataforma 227. A unidade de plataforma 227 pode ser conectada, por exemplo, com cavilhas 344, ao flange de plataforma 223.

[0041] A vedação de plataforma 332 é posicionável ao longo de uma superfície interna do flange de plataforma 223 e da unidade de plataforma 227, para prover uma vedação ao longo. A vedação de plataforma 332 é um membro circular e pode ser feita de um material flexível montado em um suporte de aço removível. A vedação de plataforma 332 pode de maneira vedável receber o barril interno 230 para conexão de vedação entre eles.

[0042] A unidade de vedação 224 também inclui um colar 34, um mecanismo de trancamento 336, unidades de obturador 338, e um anel guia (ou colar) 340 posicionado em torno do barril interno 230. O colar 334 é posicionado em torno de uma extremidade de superfície do mecanismo de trancamento 336. As unidades de obturador 338 e anel guia 340 são posicionados em uma extremidade do tubo ascendente do mecanismo de trancamento 336. O mecanismo de trancamento 336 pode ser uma tranca convencional tendo, por exemplo, ganchos de travamento, colares, cavilhas e outros dispositivos para prender o barril externo 228 em torno do barril interno 230 quando necessário, enquanto permitindo ao barril interno 230 deslizantemente mover-se ali. Outros dispositivos, tais como fole 331, uma cobertura de fole 337, um carretel adaptador 333 e um colar de travamento de barril interno 335 podem também ser providos ao longo da unidade de vedação 224, para suportar sua operação.

[0043] Um receptor de anel de tensão de barril externo 329 é posicionado em torno do barril externo 228, adjacente ao anel guia 340. Um anel de tensão (não mostrado) pode ser afixado no receptor de anel de tensão de barril externo 329. Unidades de obturador 338 são posicionadas entre o mecanismo de trancamento 336 e o receptor de anel de tensão de barril externo 329. As unidades de obturador 338 são afixadas à extremidade de superfície do barril externo 228. O anel guia 340 é posicionado em torno da unidade de obturador 338 adjacente ao barril externo 28. O receptor de anel de tensão de barril externo 329 é posicionado adjacente a uma extremidade submarina do anel guia 340.

[0044] Duas unidades de obturador 338 são mostradas empilhadas entre si para prover uma vedação entre o barril interno 230 e o barril externo 228 e para evitar vazamento entre eles. Duas unidades de obturador 338 são representadas, porém uma ou mais podem ser usadas. A unidade de obturador de superfície (ou superior) 338 pode ser usada como o obturador principal. A unidade de obturador do tubo ascendente (ou de descida) pode atuar como um apoio para prevenção de vazamento redundante, por exemplo, caso o obturador superior falhe.

[0045] O contraventamento 342 estende-se entre o barril externo 228 e o receptor de barril externo 329 e fixadamente prende o barril externo 228. O barril externo 228 pode ser provido com vedações, anéis de tensão, ou outros dispositivos para prender o barril externo 228 na posição. O barril externo 228 suporta o anel guia 340 adjacente a ele e em torno da unidade de obturador 338.

[0046] A Figura 4 mostra a unidade de sapata 226 em maiores detalhes. A unidade de sapata 226 inclui o flange ascendente 225 e a sapata 222. O flange ascendente 225 é operativamente conectável a uma extremidade de superfície 450 do tubo ascendente 106. O flange ascendente 225 é um membro circular que pode ser conectado ao tubo ascendente 106 por cavilhas 448.

[0047] O barril externo 228 é conectado ao flange ascendente 225 (por exemplo, por solda). A sapata 222 é posicionada no barril externo 228. A sapata 222 encaixa receptivamente no barril interno 230. A sapata 222 pode ter um ressalto (ou outra superfície) 452 para limitar a extensão da unidade telescópica 111 (Figura 1).

[0048] As Figuras 5-7 representam vários aspectos da unidade de obturador 338. As Figuras 5 e 6 mostram vistas em seção transversal de topo e longitudinal, respectivamente, da unidade de obturador 338. Cada unidade de obturador 338 inclui um alojamento de obturador 554, um obturador interno 556, um obturador externo 558 e um anel de compressão 559. O alojamento de obturador 554 é um membro circular com plataforma flangeada e extremidades de superfície em seus lados opostos. O alojamento de obturador 554 é provido com furos de cavilha 555 para conexão operativa com componentes adjacentes, tais como outra unidade de obturador 338 e/ou o receptor de barril externo 329, como mostrado na Figura 3.

[0049] O alojamento de obturador 554 tem uma superfície de alojamento interna 557 e um ressalto 560 definindo diferentes diâmetros ao longo da superfície de alojamento interna 557, para receber os obturadores 556, 558. Como mostrado, há dois diâmetros ao longo da superfície de alojamento interna 557, com um diâmetro de superfície sendo maior do que um seu diâmetro submarino, porém, qualquer número e dimensões podem ser selecionados. Os obturadores interno e externo 556, 558 são concentricamente posicionados no alojamento de obturador 554 e no limite em contato com o ressalto 560. O anel de compressão 559 é posicionado adjacente aos obturadores 556, 558, ao longo da superfície interna 557 do alojamento de obturador 554. O obturador interno 556 é dividido em múltiplos segmentos (por exemplo, para rápida mudança de campo). Embora o obturador interno seja representado como sendo dividido em dois segmentos, dois ou mais podem ser usados. O obturador externo é sólido e vedado com O-RINGS 563 nas imediações.

[0050] A Figura 7 mostra uma vista explodida da unidade de obturador 338. Como mostrado nesta vista, a unidade de obturador 338 pode também incluir um espaçador 760. O espaçador 760 é posicionado em torno do obturador externo 558 e pode ser usado, por exemplo, para facilitar a montagem.

[0051] O alojamento de obturador 554 pode também ser provido com orifícios, tais como orifício de água 764 e orifícios de pressão 762, conectados via tubos flexíveis a um sistema de controle remoto. Vedações, gaxetas, ou outras características podem ser providas em torno da unidade de obturador para facilitar a vedação. Por exemplo, o O-RING 766 pode ser posicionado na extremidade do tubo ascendente do alojamento de plataforma 554, para vedar o encaixe com o barril externo 228 (vide, por exemplo, Figura 3).

[0052] As Figuras 8 a 12 mostram uma porção do obturador interno 556 em maiores detalhes. Como mostrado nesta vista, o obturador interno 556 pode ser feito de múltiplos segmentos, que são conectáveis para formar o obturador interno circularmente conformado 556 posicionável ao longo do alojamento de obturador 554, como mostrado nas Figuras 5 a 7. Como mostrado nas Figuras 8 a 12, o obturador interno 556 tem dois segmentos que formam um único obturador interno. Embora dois segmentos sejam representados, dois ou mais podem ser usados.

[0053] O obturador interno 556 inclui porções de corpo 862, e porções de anel superior e inferior 864. A porção de corpo 862 pode ser feita de um não metal, tal como polietileno, poliuretano, borracha e similares moldados, por exemplo, para prover capacidades de resistência ao desgaste e vedação. O material selecionado pode permitir limitado movimento e/ou flexão durante operação. A porção de corpo 862 pode ter várias ranhuras para flexão. O obturador interno 566 é posicionado pelos anéis metálicos do obturador externo, com o anel de compressão no topo e o ressalto de alojamento no fundo.

[0054] Os anéis superior e inferior 864 são posicionáveis adjacentes à porção de corpo 862 em suas extremidades opostas. O anel superior 864 é posicionável em encaixe com o anel de compressão 559, por exemplo, por cavilhas (não mostrado), como esquematicamente mostrado na Figura 6. O anel inferior 864 é posicionável em encaixe com o ressalto 560 do alojamento de obturador 554, como também mostrado na Figura 6.

[0055] Conectores de obturador conjugados 866a,b são providos entre os segmentos para encaixe de vedação entre eles. O encaixe, como mostrado, é uma conexão tipo lingueta e ranhura, porém, pode ser em outra configuração. Os conectores de obturador 866a,b são posicionados em extremidades de conexão da porção de corpo 862. Cada segmento tem um conector fêmea 866a e um conector macho 866b em cada extremidade dos mesmos. Os conectores macho e fêmea 866a,b são posicionados sobre faces de conexão 868a,b da porção de corpo 862.

[0056] Os conectores macho e fêmea 866a,b são representados como conectores não lineares estendendo-se longitudinalmente ao longo de cada face de conexão da porção de corpo 862. Quando dois segmentos são posicionados entre si, o conector macho 866b de um primeiro segmento obturador é vedável e intertravavelmente conectável com o conector fêmea 866a de um segundo segmento obturador. Quando os segmentos são unidos, a conexão vedada entre os segmentos define um trajeto de vazamento ao longo dela para evitar o fluxo de fluido através dela.

[0057] As Figuras 13A a 14B representam várias conexões de vedação utilizáveis entre segmentos de um obturador interno, tal como o obturador interno 556 descrito aqui. As Figuras 13A a 13D representam vários obturadores internos 556a-d tendo conexões de vedação não lineares 1370a-d definindo trajetos de vazamento não lineares 1372a-d entre eles. Como empregados aqui, trajetos de vazamento não lineares referem-se a uma configuração não linear total de um trajeto de vazamento estendendo-se de uma extremidade de superfície para uma extremidade submarina do obturador interno. Como mostrado nas Figuras 13A-13D, porções do trajeto de vazamento podem ser lineares, mas o fluxo linear de extremidade para extremidade é interrompido por porções que se desviam de uma linha vertical ao longo do obturador interno. Enquanto trajetos de vazamento não lineares são mostrados, certos arranjos podem incorporar conectores lineares com trajetos de vazamento lineares. As conexões vedadas 556a-d proveem várias configurações de uma conexão não linear, tal como um arranjo de lingueta e ranhura. Os vários segmentos são configurados de modo que quaisquer dois segmentos possam ser montados entre si para formar o obturador interno de anel sólido.

[0058] As conexões de vedação não lineares 1370a-d têm peças de intertravamento ao longo que intertravavelmente encaixam-se para criar o trajeto de vazamento não linear ao longo do comprimento do obturador interno 556a-d. Como mostrado nas Figuras 13A-13D, o trajeto de vazamento tem discretas porções, para evitar um trajeto de linha vertical reto (ou linear) entre os segmentos. Como mostrado nas Figuras 13B-13D, o trajeto de vazamento definido pela conexão pode ser ziguezagueado (ou tracejado).

[0059] Na configuração da Figura 13A, o trajeto de vazamento 1372a deslocou porções longitudinais e horizontais 1374a, 1376a, que proveem um trajeto desarticulado para bloquear a passagem de fluido. O obturador interno 556a tem uma porção superior 1377a e uma porção inferior 1377b com um entalhe 1379 entre elas. O obturador interno 556a é dividido horizontal e verticalmente em locais escalonados 90 graus entre si, para definir um trajeto de deslocamento. Na Figura 13B, o trajeto de vazamento 1372b tem porções longitudinais ligadas 1374b e porções horizontais 1376b para definir um trajeto L. Na Figura 13C, o trajeto de vazamento 1372c tem múltiplas porções longitudinais 1374c e porções horizontais 1376c formando um trajeto escalonado (ou labirinto). A Figura 13D é similar à Figura 13C, exceto que o trajeto de vazamento 1372d tem porções curvas 1374d que definem um trajeto ondulado.

[0060] As Figuras 14A-15C representam exemplos das forças aplicadas em uma conexão de vedação 1370e,f entre os segmentos obturadores internos 556e,f. As Figuras 14A e 15A mostram as conexões de vedação 1370e,f, de uma vista de topo, travando abaixo das conexões de vedação 1370e,f. As Figuras 14B e 15B são vistas laterais das conexões de vedação 1370e,f. A Figura 15C é uma vista extrema das conexões de vedação 1370f. Estas Figuras representam vistas da conexão de vedação 1370e,f mostrando a lingueta de intertravamento 1478 e conexão de ranhura 1479 entre elas.

[0061] Como mostrado nas Figuras 14A e 14B, forças Fop de um obturador externo (por exemplo, 558 da Figura 6) podem ser aplicadas ao longo de uma superfície externa do obturador interno 556e,f. Nos casos em que é provida uma vedação linear, uma pressão ou força Ftan pode ser empregada para vedar o trajeto de vazamento. Ftan é produzida por compressão ou distorção de borracha resultante de Fop, como mostrado na Figura 14A. Neste caso, uma força adicional Fop pode também ser requerida resultando em compressão adicional na conexão de vedação 1370e.

[0062] Nos casos com uma conexão de vedação não linear (por exemplo, nas Figuras 5-13D), a força Ftan não é necessária para vedar o trajeto de vazamento e pode ser considerada desprezível, como mostrado nas Figuras 15A-15C. Nesta versão, a conexão 1370f é formada entre uma extremidade macho, tendo a lingueta 1478 em uma extremidade chanfrada 1482, e uma extremidade fêmea, tendo uma ranhura 1479 em uma cavidade chanfrada 1483. A vedação do trajeto de vazamento pode ser o resultado da força Fop comprimindo as seções de extremidade chanfrada 1482. A força adicional Fop pode não ser necessária para vedação em contato com o barril interno, para vedação do trajeto de vazamento, por exemplo, onde a força puder ser transmitida através da seção chanfrada de intertravamento 1482.

[0063] Em operação, como mostrado nas Figuras, a unidade telescópica 111 provê uma conexão vedada móvel entre o tubo ascendente 106 e a plataforma flutuante 102. A unidade de obturador 338, da unidade telescópica 111, inclui o alojamento 554 e obturadores interno e externo 556, 558 formando uma vedação em torno da unidade telescópica 111. Ar ou pressão hidráulica pode ser introduzido entre o obturador externo 558 e o alojamento 554, e pode ser inflado para comprimir o obturador interno 556 sobre o barril interno móvel 227 da unidade de obturador 338, vedando a lama de perfuração de retorno dentro da coroa anular, entre o tubo de perfuração e o tubo ascendente 106.

[0064] As conexões de vedação não lineares (por exemplo, 370a-d) podem ser posicionadas ao longo do obturador interno 556. Uma vez que uma divisão entre os segmentos é vertical e ao longo da direção de trajeto de vazamento, uma vedação é formada em contato com o barril interno 230, comprimindo-se o obturador interno 556a-d com hidráulica, para empurrar o obturador externo 558 para forçar a divisão dentro do obturador interno 556 circunferencialmente entre si, para fechar qualquer pequeno espaço que possa permanecer entre os segmentos do obturador interno 556 na conexão vedada. Quando uma conexão não linear é provida entre os segmentos, a força que veda a lama circunferencialmente também veda o trajeto de vazamento.

[0065] Quando o obturador externo 558 é pressionado para cima e comprime o obturador interno 556, o trajeto de vazamento não linear pode ser usado para parar o vazamento antes de uma linha de divisão vertical da conexão vedada ser comprimida entre si. A pressão hidráulica necessária para vedação pode ser toda a pressão que é necessária para comprimir o obturador interno em contato com o barril interno sem pressão adicional, que poderia ser necessária para comprimir a borracha ou poliuretano em contato com uma linha de divisão linear. A conexão de vedação não linear pode ser configurada para reduzir a força de fixação entre o obturador interno 556 e o barril interno 228. A geometria de intertravamento da conexão de vedação pode continuar a prover vedação quando o obturador 556 desgasta-se.

[0066] Será observado por aqueles versados na técnica que as técnicas descritas aqui podem ser implementadas para aplicações automatizadas/autônomas, via software configurado com algoritmos para realizar as funções desejadas. Estes aspectos podem ser implementados programando-se um ou mais computadores de fins gerais adequados tendo o hardware apropriado. A programação pode ser executada através do uso de um ou mais dispositivos de armazenagem de programa legíveis pelo(s) processador(es), e codificando um ou mais programas de instruções executáveis pelo computador para realizar as operações descritas aqui. O dispositivo de armazenagem de programa pode ter a forma de, por exemplo, um ou mais discos flexíveis; um CD ROM ou outro disco óptico; um chip de memória somente de leitura (ROM); e outras formas do tipo bem conhecido na arte ou subsequentemente desenvolvido. O programa de instruções pode ser “código de objetivo”, isto é, em forma binária, que é executável mais-ou- menos diretamente pelo computador; em “código de fonte”, que requer compilação ou interpretação antes de execução; ou em alguma forma intermediária, tal como código parcialmente compilado. As formas precisas do dispositivo de armazenagem de programa e da codificação de instruções são insignificantes aqui. Aspectos do assunto podem ser configurados para realizar as funções descritas (via hardware/software apropriado) somente no local e/ou remotamente controlados via uma rede de comunicação estendida (por exemplo, sem fio, internet, satélite, etc.).

[0067] Embora as modalidades sejam descritas com referência a várias implementações e explorações, será compreendido que estas modalidades são ilustrativas e que o escopo do assunto inventivo não é limitado a elas. Muitas variações, modificações, adições e melhorias são possíveis. Por exemplo, uma ou mais unidades de obturador com um ou mais obturadores interno e externo podem ser providas com um ou mais segmentos com uma variedade de conectores não lineares entre eles, para formar uma conexão conjugada vedada definindo um trajeto de vazamento entre elas.

[0068] Exemplos plurais podem ser providos por componentes, operações, ou estruturas descritas aqui como um único exemplo. Em geral, as estruturas e funcionalidade apresentadas como componentes separados nas configurações exemplares podem ser implementadas como uma estrutura ou componente combinado. Similarmente, as estruturas e funcionalidade apresentadas como um único componente podem ser implementadas como componentes separados. Estas e outras variações, modificações, adições, e melhorias podem situar-se dentro do escopo do assunto inventivo.

Claims

1. Unidade de obturador (338) para vedação em torno de um tubo ascendente submarino (106), o tubo ascendente submarino operativamente conectável entre uma plataforma (102) e um equipamento submarino (104), a unidade de obturador compreendendo:um alojamento de obturador (554) vedavelmente conectando porções de uma unidade telescópica (111), em que a unidade telescópica é posicionada ao longo do tubo ascendente submarino (106) operativamente conecta o tubo ascendente submarino à plataforma (102);caracterizada pelo fato de que a unidade de obturador compreende adicionalmente:pelo menos um obturador (556, 558) posicionável ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador para formar uma vedação com a unidade telescópica (111), o pelo menos um obturador (556, 558) compreendendo uma pluralidade de segmentos obturadores (862), em que cada um da pluralidade de segmentos obturadores tem um conector macho (866a) em uma extremidade e um conector fêmea (866b) em outra extremidade dos mesmos, em que o conector fêmea (866b) de cada um da pluralidade de segmentos obturadores (862) é configurado para conjugar e formar uma conexão de vedação com o conector macho (866a) de outro da pluralidade de segmentos obturadores, em que a conexão de vedação define um trajeto de vazamento não linear (1372a-d) configurado para resistir a vazamento de fluido entre a pluralidade de segmentos (862), e em que o trajeto de vazamento não linear se estende a partir de uma extremidade de superfície para uma extremidade de subsuperfície do pelo menos um obturador (556, 558).

2. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o alojamento de obturador tem extremidades flangeadas.

3. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o alojamento de obturador tem orifícios de pressão através do mesmo.

4. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície interna do alojamento de obturador compreende uma primeira porção de diâmetro e uma segunda porção de diâmetro, a primeira porção de diâmetro sendo maior do que a segunda porção de diâmetro e definindo um ressalto (560) entre elas, o pelo menos um obturador posicionável ao longo da primeira porção de diâmetro adjacente ao ressalto.

5. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um anel de compressão (559), o pelo menos um obturador posicionável entre o anel de compressão (559) e o ressalto (560).

6. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um obturador compreende um obturador interno (556) e um obturador externo (558).

7. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um obturador compreende uma porção de corpo (862) e aneis superior e inferior (864).

8. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a porção de corpo tem ranhuras.

9. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um obturador compreende uma porção superior (1377a) e uma porção inferior (1377b) com uma endentação (1379) entre elas.

10. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada um dos conectores macho e fêmea compreende pelo menos uma porção horizontal e pelo menos uma porção vertical.

11. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das porções horizontal e vertical é linear.

12. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das porções horizontal e vertical é não linear.

13. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das porções horizontal e vertical é uma deslocada e ligada.

14. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o conector macho (866a) de cada um da pluralidade de segmentos obturadores (862) compreende:uma extremidade chanfrada (1482); euma lingueta (1478) se estendendo a partir da extremidade chanfrada;em que o conector fêmea (866b) de cada um da pluralidade de segmentos obturadores compreende:uma cavidade chanfrada (1483); euma ranhura (1479) se estendendo a partir da cavidade chanfrada;em que a extremidade chanfrada (1482) do conector macho de cada um da pluralidade de segmentos obturadores é configurado para ser recebido dentro da cavidade chanfrada (1483) do conector fêmea de outro da pluralidade de segmentos obturadores; eem que a lingueta (1478) do conector macho de cada um da pluralidade de segmentos obturadores é configurado para ser recebido dentro da ranhura (1479) do conector fêmea de outro da pluralidade de segmentos obturadores.

15. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a extremidade chanfrada (1482) de cada conector macho compreende uma superfície plana que é angulada em relação a um eixo geométrico central de pelo menos um obturador;em que a cavidade chanfrada (1483) de cada conector fêmea compreende uma superfície plana que é angulada em relação ao eixo geométrico central;em que quando a extremidade chanfrada (1482) do conector macho de cada um da pluralidade de segmentos obturadores é recebida dentro da cavidade chanfrada (1483) do conector fêmea de outro da pluralidade de segmentos obturadores, a superfície plana da extremidade chanfrada é engatado com a superfície plana da cavidade chanfrada para formar pelo menos uma porção do trajeto de vazamento não linear (1372a-d).

16. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o trajeto de vazamento é desarticulado.

17. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um espaçador (760).

18. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um o-ring (766).

19. Unidade de obturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um anel de compressão (559).

20. Unidade telescópica (111) para conectar operativamente uma extremidade de superfície de um tubo ascendente submarino (106) a uma plataforma (102), uma extremidade submarina do tubo ascendente operativamente conectável ao equipamento submarino (104), a unidade telescópica compreendendo:um barril interno (230) operativamente conectável à plataforma;um barril externo (228) operativamente conectável ao tubo ascendente submarino, em que o barril externo deslizantemente recebe o barril interno ali; epelo menos uma unidade de vedação posicionável em torno dos barris interno e externo (230, 228), em que a pelo menos uma unidade de vedação é configurada para formar uma vedação nas proximidades, em que a pelo menos uma unidade de vedação compreende:um alojamento de obturador (554) configurado para conectar vedavelmente porções de uma unidade telescópica (111), em que a unidade telescópica é posicionada ao longo do tubo ascendente submarino (106) e conecta operativamente o tubo ascendente submarino à plataforma (102);caracterizada pelo fato de que a unidade de vedação compreende adicionalmente:pelo menos um obturador (556, 558) posicionável ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador (554) para formar a vedação com a unidade telescópica (111), o pelo menos um obturador compreendendo uma pluralidade de segmentos obturadores (862), em que cada um da pluralidade de segmentos obturadores tem um conector macho (866a) em uma extremidade e um conector fêmea (866b) em outra extremidade dos mesmos, em que o conector fêmea de cada um da pluralidade de segmentos obturadores é configurado para conjugar com e para formar uma conexão de vedação com o conector macho de outro da pluralidade de segmentos obturadores, em que a conexão de vedação define um trajeto de vazamento não linear (1372a-d) configurado para resistir a vazamento de fluido entre a pluralidade de segmentos obturadores (862), e em que o trajeto de vazamento não linear (1372a-d) se estende a partir de uma extremidade de superfície para uma extremidade de subsuperfície do pelo menos um obturador (556, 558).

21. Unidade telescópica de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma unidade de vedação comprende um flange de plataforma (223) operativamente conectável à plataforma e uma vedação de plataforma (332).

22. Unidade telescópica de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma unidade de vedação compreende adicionalmente um colar (334), um mecanismo de trancamento (336), um anel guia (340), e contraventamento (342).

23. Unidade telescópica de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma unidade de vedação compreende adicionalmente fole (331), uma cobertura de fole (337), um carretel adaptador (333), e um colar de travamento de barril interno (225).

24. Unidade telescópica de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de sapata (226).

25. Unidade telescópica de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a unidade de sapata compreende uma sapata (222) e um flange ascendente (225).

26. Método de formação de uma vedação em torno de um tubo ascendente submarino (106), o tubo ascendente submarino operativamente conectado a uma plataforma (102) por uma unidade telescópica (111), o método compreendendo:prover a unidade telescópica com pelo menos uma unidade de obturador compreendendo:um alojamento de obturador (554), conectando vedavelmente porções da unidade telescópica (111), a unidade telescópica posicionada ao longo do tubo ascendente submarino (106) e conectando operativamente o tubo ascendente submarino à plataforma (102);caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma unidade de obturador compreende adicionalmente:pelo menos um obturador (556, 558) posicionável ao longo de uma superfície interna do alojamento de obturador (554) para formar uma vedação com a unidade telescópica (111), o pelo menos um obturador compreendendo uma pluralidade de segmentos obturadores (862), em que cada um da pluralidade de segmentos obturadores tem um conector macho (866a) em uma extremidade e um conector fêmea (866b) em outra extremidade dos mesmos;resistir ao vazamento de fluido entre a pluralidade de segmentos obturadores (862) formando uma conexão de vedação com um trajeto de vazamento não linear (1372a-d) entre os conectores macho e fêmea, conjugadamente conectando o conector macho (866a) de cada um da pluralidade de segmentos obturadores (862) com o conector fêmea (866b) de outro da pluralidade de segmentos obturadores, o trajeto de vazamento não linear (1372a-d) se estendendo a partir de uma extremidade de superfície a uma extremidade de subsuperfície de pelo menos um obturador (556, 558).

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a resistência compreende adicionalmente comprimir a pluralidade de segmentos obturadores entre si em resposta à pressão hidráulica.

28. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um obturador compreende um obturador interno (556) e um obturador externo (558), a resistência compreendendo adicionalmente empurrar o obturador externo contra o obturador interno em resposta à pressão hidráulica.

29. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a resistência compreende adicionalmente comprimir o pelo menos um obturador (556, 558) para o alojamento de obturador (554) com um anel de compressão (559).