BRPI0401497B1

BRPI0401497B1 - mecanismo de engate de chapeleta para um equipamento preventivo de explosão.

Info

Publication number: BRPI0401497B1
Application number: BRPI0401497-9A
Authority: BR
Inventors: William Rinehart Holland; Michael Wayne Berckenhoff; Edward Ryan Hemphill
Original assignee: Hydril Usa Mfg Llc
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2014-12-09
Also published as: US6845959B2; CA2465058C; NO336157B1; EP1473436A3; MXPA04003958A; RU2273719C2; EP1473436A2; BRPI0401497A; US20040021102A1; CN100338332C; CA2465058A1; EP1473436B1; RU2004113033A; NO20041698L; CN1542255A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "MECANISMO DE ENGATE DE CHAPELETA PARA UM EQUIPAMENTO PREVENTIVO DE EXPLOSÃO".

Referência a pedidos relacionados 0 presente pedido é uma continuação em parte do pedido de patente dos Estados Unidos No. de Série 09/849,819, depositado em 4 de maio de 2001, que foi emitido como patente norte-americana n° 6,554,247, em 29 de abril de 2003. Aquele pedido é incorporado através de referência em sua totalidade.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção A invenção se refere, de um modo geral, aos equipamentos preventivos de explosão usados na indústria do petróleo e do gás. Especificamente, a invenção se refere a um equipamento preventivo de explosão com um novo mecanismo de fixação de cabeçote. Técnica Anterior O controle do poço é um aspecto importante da exploração de petróleo e gás. Quando da perfuração de um poço, por exemplo, em aplicações de exploração de petróleo e gás, dispositivos devem ser colocados no lugar para impedir danos ao pessoal e ao equipamento associado com as atividades de perfuração. Um desses dispositivo de controle do poço é conhecido como um equipamento preventivo de explosão ("BOP").

Os equipamentos preventivos de explosão são, em geral, usados para vedar um furo de poço. Por exemplo, a perfuração de poços na exploração de petróleo ou gás envolve a penetração de uma variedade de estruturas geológicas de subsuperfície, ou "camadas". Cada camada, em geral, compreende uma composição geológica, tal como, por exemplo, xisto, arenito, calcáreo, etc. Cada camada pode conter fluidos ou gás capturado em diferentes pressões de formação e as pressões de formação aumentam com profundidade crescente. A pressão no furo de poço, tipicamente, é ajustada para pelo menos equilibrar a pressão de formação pelo aumento de uma densidade de lama de perfuração no furo de poço ou pelo aumento da pressão da bomba na superfície do poço. Há ocasiões durante as operações de perfuração, quando um furo de poço pode penetrar em uma camada tendo uma pressão de formação substancialmente maior do que a pressão mantida no furo de poço. Quando isso ocorre, o poço é dito ter "tomado um cabeceio". O aumento de pressão associado com o cabeceio é produzido, em geral, por um influxo de fluidos de formação (que podem ser um líquido, um gás ou uma combinação dos mesmos) no furo de poço. 0 cabeceio de pressão relativamente alta tende a se propagar de um ponto de entrada no alto do furo de poço (de uma região de alta pressão até uma região de baixa pressão). Se for permitido que o cabeceio alcance a superfície, o fluido de perfuração, as ferramentas do poço e outras estruturas de perfuração podem ser explodidos para fora do furo de poço.

Essas "explosões", freqüentemente, resultam em destruição catastrófica do equipamento de perfuração (incluindo, por exemplo, a sonda de perfuração) e em ferimento substancial ou morte do pessoal da sonda.

Por causa do risco de explosões, os BOP's são instalados tipicamente na superfície ou no solo submarino em disposições de perfuração em águas profundas, de modo que cabeceios podem ser adequadamente controlados e "circulados para fora" do sistema. Os BOP's podem ser ativados para vedar, efetivamente, um furo de poço até que medidas ativas possam ser empreendidas para controlar o cabeceio. Há diversos tipos de BOP's, os mais comuns dos quais são BOP's anulares e BOP's do tipo aríete.

Os BOP's anulares compreendem, tipicamente, "obturadores" elastoméricos anulares, que podem ser ativados (por exemplo, inflados) para encapsular tubo de perfuração e ferramentas de poço e vedar, completamente, o furo de poço. Um segundo tipo do BOP é o BOP do tipo aríete. Os BOP's do tipo aríete, tipicamente, compreendem um corpo e pelo menos duas chapeletas dispostas opostamente. As chapeletas são presas, em geral, ao corpo em torno de sua circunferência, por exemplo, com parafusos.

Alternativamente, as chapeletas podem ser presas ao corpo com uma dobradiça e parafusos de modo que a chapeleta pode ser girada para o lado para acesso para manutenção. 0 interior de cada chapeleta é um aríete atuado por pistão. Os aríetes podem ser aríetes de tubo (que, quando ativados, se movem para encaixar e cisalhar, fisicamente, qualquer tubo de perfuração ou ferramentas de poço no furo de poço). Os aríetes, tipicamente, estão localizados opostos um ao outro e, quer aríetes de tubo ou aríetes de cisalhamento, os aríetes, tipicamente, vedam um contra o outro próximo a um centro do furo de poço, a fim de vedar, completamente, o furo de poço.

Como com qualquer ferramenta usada na perfuração de poços de petróleo ou de gás. Os BOP's devem ser mantidos regularmente. Por exemplo, os BOP's compreendem vedações de alta pressão entre as chapeletas e o corpo do BOP. As vedações de alta pressão em muitos casos são vedações elastoméricas. As vedações elastoméricas devem ser verificadas regularmente para assegurar que o elastômero não foi cortado, permanentemente deformado ou deteriorado, por exemplo, por reação química com o fluido de perfuração no furo de poço. Além disso, freqüentemente, é desejável substituir aríetes de tubo por aríetes de cisalhamento, ou vice-versa, para proporcionar opções diferentes de controle de poço. Portanto, é importante que o equipamento preventivo de explosão inclua chapeletas que são facilmente removíveis de modo que componentes interiores, tais como os aríetes e as vedações, podem ser acessados e mantidos. O desenvolvimento de BOP's que sejam fáceis de manter é uma tarefa difícil. Por exemplo, como previamente mencionado, as chapeletas são conectadas, tipicamente, ao corpo do BOP por meio de parafusos ou uma combinação de uma dobradiça e parafusos. Os parafusos devem ter um alto torque a fim de manter uma vedação entre uma portinhola de chapeleta e o corpo do BOP. A vedação entre a chapeleta e o corpo do BOP é, em geral, uma vedação de face e a vedação deve ser capaz de resistir às pressões muito altas presentes no furo de poço.

Como um resultado, ferramentas e equipamentos especiais são necessários para instalar e remover as portinholas da chapeleta e as chapeletas, de modo que o interior do corpo de BOP pode ser acessado. 0 tempo requerido para instalar e remover os parafusos que conectam as portinholas da chapeleta ao corpo do BOP resulta em tempo parado da sonda, o que é caro e ineficiente. Além disso, parafusos substancialmente grandes e um "círculo de parafuso" quase completo em torno da circunferência da portinhola da chapeleta são, em geral, requeridos para proporcionar força suficiente a fim de manter a portinhola da chapeleta contra o corpo do BOP. 0 tamanho dos parafusos e o círculo de parafuso podem aumentar uma "altura de pilha" do BOP. É prática comum operar uma "pilha" de BOP's (onde diversos BOP's são instalados em uma relação vertical) e uma altura de pilha minimizada é desejável em operações de perfuração.

Diversas tentativas têm sido feitas para reduzir a altura da pilha e o tempo requerido para acessar o interior do BOP. A patente norte-americana no. 5.655.745, emitida para Morril, mostra um condutor de vedação de pressão energizado, que elimina a vedação de face entre a portinhola da chapeleta e o corpo do BOP. 0 BOP mostrado na patente '745 permite o uso de menos e menores parafusos em menos do que um círculo de parafuso completo para prender a chapeleta ao corpo. Além disso, a patente '745 mostra que uma dobradiça pode ser usada em lugar de pelo menos alguns dos parafusos. A patente norte-americana no. 5.897.094 emitida para Brugman e outro divulga uma conexão de portinhola de BOP, que inclui barras conectoras superiores e inferiores para prender cabeçotes ao BOP. A conexão de portinhola de BOP aperfeiçoada da patente 1094 não usa parafusos para prender os cabeçote ao BOP e divulga um desenho que procura minimizar uma altura de pilha do BOP.

Sumário da Invenção Em uma concretização, a invenção se refere a um mecanismo de travamento de chapeleta para um equipamento preventivo de explosão inclui uma trava radial, um dispositivo de deslocamento de trava radial e pelo menos um atuador de trava acoplado operativamente ao dispositivo de deslocamento de trava radial. A trava radial é compreendida de uma seção reta e o dispositivo de deslocamento de trava radial está adaptado para deslocar radialmente a trava radial para formar um engate de travamento entre a chapeleta e o corpo do equipamento preventivo de explosão.

Em outra concretização, a invenção se refere a um mecanismo de travamento de chapeleta para um equipamento preventivo de explosão incluindo uma superfície em ângulo disposta no equipamento preventivo de explosão, um dente de engatamento tendo uma superfície afunilada disposta na chapeleta e um atuador de trava acoplado operativamente ao dente de engatamento. O atuador de trava está adaptado para mover o dente de engatamento de modo que o dente de engatamento fique em engate de travamento com a superfície em ângulo do equipamento preventivo de explosão.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 mostra um corte parcial e vista explodida de um BOP compreendendo uma concretização da invenção. A figura 2 mostra uma vista ampliada de uma porção de uma concretização mostrada na figura 1. A figura 3 mostra uma concretização de um dispositivo de deslocamento de trava radial. A figura 4 mostra outra concretização de um dispositivo de deslocamento de trava radial. A figura 5 mostra uma concretização da invenção onde uma trava radial é encavilhado a uma porção de uma chapeleta. A figura 6 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo duas metades. A figura 7 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo quatro segmentos. A figura 8 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo uma pluralidade de segmentos. A figura 9 mostra uma concretização de uma trava radial de serpentina entalhada. A figura 10 mostra uma concretização de um mecanismo de travamento usado em uma concretização da invenção. A figura 11 mostra uma concretização de um mecanismo de travamento usado em uma concretização da invenção. A figura 12 mostra uma concretização de um mecanismo de travamento usado em uma concretização da invenção. A figura 13 mostra uma concretização de uma vedação de alta pressão usada em uma concretização da invenção. A figura 14 mostra uma concretização de uma vedação de alta pressão usada em uma concretização da invenção. A figura 15 mostra uma concretização de uma vedação de alta pressão usada em uma concretização da invenção. A figura 16 mostra uma concretização de uma vedação de alta pressão usada em uma concretização da invenção. A figura 17 mostra uma concretização de uma vedação de alta pressão usada em uma concretização da invenção. A figura 18 mostra uma concretização da invenção em que uma trava radial é disposta em uma reentrância em uma passagem lateral de um corpo de BOP. A figura 19 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo duas metades. A figura 2 0 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo quatro segmentos. A figura 21 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo uma pluralidade de entalhes. A figura 22 mostra uma concretização de uma trava radial compreendendo entalhes graduados. A figura 23 mostra uma vista em perspectiva lateral de uma concretização de um engaste deslizante giratório usado em uma concretização da invenção. A figura 24 mostra uma vista em perspectiva frontal de uma concretização de um engaste deslizante giratório usado em uma concretização da invenção. A figura 25 mostra uma vista em perspectiva de topo de uma concretização de um engaste deslizante giratório usado em uma concretização da invenção. A figura 26 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta. A figura 27A mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 27B mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 28A mostra um corte transversal de uma concretização de um acoplamento entre um dente de engatamento e um eixo. A figura 28B mostra um corte transversal de outra concretização de um acoplamento entre um dente de engatamento e um eixo. A figura 29 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização de uma portinhola de chapeleta. A figura 30A mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 30B mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 31 mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 32 mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 33A mostra uma vista frontal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta. A figura 33B mostra uma vista de topo de uma concretização de um dente de agarramento. A figura 33c mostra um corte transversal de uma concretização de um dente de agarramento em uma posição engatada. A figura 34A mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 34B mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 35A mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 35B mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 36A mostra uma vista lateral de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta A figura 36B mostra uma vista de topo de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 36C mostra uma vista de topo uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada. A figura 37A mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição desengatada. A figura 37B mostra um corte transversal de uma concretização de um mecanismo de engatamento de chapeleta em uma posição engatada.

Descrição Detalhada Uma concretização da invenção é mostrada na figura 1.

Um equipamento preventivo de explosão (BOP) do tipo aríete 10 compreende um corpo de BOP 12 e conjuntos de chapeletas 14 dispostos opostamente. O corpo de BOP 12 ainda compreende acoplamentos 16 (que podem ser, por exemplo, flanges) em uma superfície superior e uma superfície inferior do corpo de BOP 12 para acoplamento do BOP 10 a outro BOP ou a uma ferramenta de poço. O corpo de BOP 12 compreende um furo interno 18 através dele para a passagem de fluidos de perfuração, tubo de perfuração, ferramentas do poço e semelhantes usados para perfuração, por exemplo, um poço de petróleo e gás. O corpo de BOP 12 ainda compreende uma pluralidade de passagens laterais 20 em que cada uma da pluralidade de passagens laterais 20 é adaptada, de um modo geral, para ser acoplada a um conjunto de chapeleta 14.

Os conjuntos de chapeletas 14 são acoplados ao corpo de BOP 12, tipicamente em partes opostos, conforme mostrado na figura 1. Cada conjunto de chapeleta 14 ainda compreende uma pluralidade de componentes adaptados para vedar o conjunto de chapeleta 14 ao corpo de BOP 12 e ativar um êmbolo de aríete 22 dentro de cada conjunto de chapeleta 14. Os componentes dos conjuntos de chapeleta 14 compreendem passagens através deles para movimento do êmbolo de aríete 22. Cada conjunto de chapeleta 14, em geral, compreende componentes similares. Embora cada conjunto de chapeleta 14 é uma parte separada e distinta do BOP 10, a operação e a estrutura de cada conjunto de chapeleta 14 é similar. Conseqüentemente, a fim de simplificar a descrição da operação do BOP 10 e dos conjuntos de chapeletas 14, os componentes e a operação de um conjunto de chapeleta 14 serão descritos em detalhes.

Deve ser compreendido que cada conjunto de chapeleta 14 opera de maneira similar e que, por exemplo, conjuntos de chapeletas 14, tipicamente, operam de maneira coordenada.

Prosseguindo com a descrição da operação de um conjunto de chapeleta 14, o êmbolo 22 é adaptado para ser acoplado a um aríete (não mostrado) que pode ser, por exemplo, uma aríete de tubo ou um aríete de cisalhamento.

Cada êmbolo de aríete 22 é acoplado a um cilindro de atuador de aríete 24, que é adaptado para deslocar o êmbolo de aríete 22 axialmente dentro do conjunto de chapeleta 14 em uma direção em geral perpendicular a um eixo geométrico do corpo de BOP 12, o eixo geométrico do corpo de BOP 12, em geral, sendo definido como um eixo geométrico vertical do furo interno 18 (que é, em geral, paralelo com relação a um eixo geométrico de furo de poço) . Um aríete (não mostrado) é, em geral, acoplado ao êmbolo de aríete 22 e, se os aríetes (não mostrados) são aríetes de cisalhamento, o deslocamento axial do êmbolo de aríete 22, geralmente, move o aríete (não mostrado) para o furo interno 18 e em contato com um aríete correspondente (não mostrado) acoplado a um êmbolo de aríete 22 em um conjunto de chapeleta 14 disposto em um lado oposto do BOP 10.

Alternativamente, se os aríetes (não mostrados) são aríetes de tubo, o deslocamento axial do êmbolo de aríete, em geral, move o aríete (não mostrado) no furo interno 18 e em contato com o aríete correspondente (não mostrado) e com tubo de perfuração e/ ou ferramentas do poço presentes no furo de poço. Portanto, a ativação do cilindro de atuador de aríete 24 desloca o êmbolo de aríete 22 e move o aríete (não mostrado) para uma posição a fim de bloquear um fluxo de perfuração e/ ou fluido de formação através do furo interno 18 do corpo de BOP 12 e, em assim fazendo, formar uma vedação de alta pressão que impede o fluxo de fluido de passar para dentro ou para fora do furo de poço (não mostrado). O cilindro de atuador de aríete 24 ainda compreende um atuador 26, que pode ser, por exemplo, um atuador hidráulico. Contudo, outros tipos de atuadores são conhecidos na técnica e podem ser usados com a invenção .Note que para fins da descrição da invenção, um "fluido" pode ser definido como um gás, um líquido ou uma combinação dos mesmos;

Se o aríete (não mostrado) é um aríete de tubo, a ativação do êmbolo de aríete 22 move o aríete (não mostrado) para a posição a fim de vedar em torno do tubo de perfuração (não mostrado) ou de ferramentas do poço (não mostradas) que passam através do furo interno 18 no corpo de BOP 12. Ainda, se o aríete (não mostrado) é um aríete de cisalhamento, a ativação do êmbolo de aríete 22 move o aríete (não mostrado) para posição para cisalhamento de qualquer tubo de perfuração (não mostrado) ou ferramentas do poço (não mostradas) que passam através do furo interno 18 do corpo de BOP 12 e, portanto, vedam o furo interno 18.

Mecanismo de trava Radial para Acoplamento de Chapeletas aos BOP's Um aspecto importante de um BOP 10 é o mecanismo pelo qual os conjuntos de chapeletas 14 são vedados ao corpo 12. A figura 1 mostra um mecanismo de trava radial 28, que é projetado para proporcionar um mecanismo de bloqueio de alta pressão, que retém uma vedação radial de alta pressão entre o conjunto de chapeleta 14 e o corpo de BOP 12. Além disso, o mecanismo de trava radial 28 é projetado para simplificar a manutenção do conjunto de chapeleta 14 e os aríetes (não mostrados) nele posicionados.

Nas concretizações mostradas nas figuras, as passagens laterais 20 e os outros componentes do BOP 10 projetados para serem com ele encaixados e são mostrados como sendo ovais ou substancialmente elípticos na forma. Uma forma oval ou substancialmente elíptica (por exemplo, um corte transversal oval) ajudar a reduzir a altura de pilha do BOP, assim, minimizando o peso, o material usado e o custo.

Outras formas, tais como formas circulares, porém, também são adequadas para uso com a invenção. Conseqüentemente, o escopo da invenção não estará limitado às formas das concretizações mostradas nas figuras. 0 mecanismo de trava radial 28 é posicionado dentro do conjunto de chapeleta 14 e dentro da passagem lateral 20 do corpo de BOP 12. Nesta concretização, o mecanismo de trava radial 28 compreende uma vedação de chapeleta 29 disposta em um corpo de chapeleta 30, uma trava radial 32, um dispositivo de deslocamento de trava radial 34, uma portinhola da chapeleta 36 e atuadores de trava 38. A vedação de chapeleta 29 veda, cooperativamente, o corpo de chapeleta 30 ao corpo de BOP 12 próximo à passagem lateral 20. A vedação de chapeleta 29 compreende uma vedação de alta pressão, que impede fluidos no furo interno 18 do corpo de BOP 12 de escapar através da passagem lateral 20. Várias concretizações da vedação de chapeleta 29 serão discutidas em detalhes abaixo.

Quando a vedação de chapeleta 29 é formada entre o corpo de chapeleta 3 0 e o corpo de BOP 12, o corpo de chapeleta 30 está em uma posição de instalado e está localizado próximo ao corpo de BOP 12 e pelo menos parcialmente dentro da passagem lateral 20. Como a vedação de chapeleta 29 é uma vedação de alta pressão, o mecanismo de trava radial 29 deve ser forte e capaz de resistir às pressões muito altas presentes no furo interno 18. A concretização mostrada na figura 1 compreende um novo mecanismo para travar o conjunto de chapeleta 14 (e, como um resultado, a vedação de chapeleta 29) no lugar.

Fazendo referência à figura 2, a trava radial 32 tem um diâmetro interno adaptado para encaixar através de uma superfície exterior 40 do corpo de chapeleta 30 e deslizar para uma posição adjacente À uma extremidade de vedação do corpo de chapeleta 30. A trava radial 32 mostrada na figura 2 compreende duas metades separadas por um corte central 46. Contudo, a trava radial 32 pode compreender segmentos adicionais e a concretização de dois segmentos mostrada na figura 2 não é destinada a limitar o escopo da invenção.

Concretizações adicionais da trava radial 32 serão descritas em maiores detalhes abaixo. 0 dispositivo de deslocamento de trava radial 34 também tem um diâmetro interno adaptado para encaixar através da superfície exterior 40 do corpo de chapeleta 30.

Além disso, o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 ainda compreende uma superfície de cunha 48 em um diâmetro externo que é adaptado para encaixar no interior de um diâmetro interno 50 da trava radial 32. 0 dispositivo de deslocamento de trava radial 34 também compreende uma face interna 56 que é adaptada para contatar uma superfície externa 54 do corpo de BOP 12. Em uma posição de instalado, o corpo de chapeleta 30, a trava radial 32 e o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 são posicionados entre o corpo de BOP 12 e a portinhola da chapeleta 36. Uma superfície interna 52 da portinhola da chapeleta 36 é adaptada para contatar a superfície exterior 54 do corpo de BOP 12. Note que o encaixe entre a portinhola da chapeleta 36 e o corpo de BOP 12 não é fixo (por exemplo, a portinhola da chapeleta 36 não é aparafusada ao corpo de BOP 12).

Fazendo referência mais uma vez à figura 1, o conjunto de chapeleta 14 é adaptado para encaixar deslizavelmente pelo menos uma haste 70 através de um engaste deslizante giratório 74 (note que duas hastes 70 são mostradas encaixadas deslizavelmente através dos engastes deslizantes giratórios 74, com cada conjunto de chapeleta 14 na figura 1) . Como um resultado do encaixe deslizável, o conjunto de chapeleta 14 pode deslizar ao longo das hastes 70. Como será discutido abaixo, o encaixe deslizável permite que o conjunto de chapeleta 14 seja movido para dentro e para fora de encaixe de travamento e de vedação com o corpo de BOP 12.

Os atuadores de trava 38 são acoplados à portinhola da chapeleta 36 com um acoplamento fixo ou removível compreendendo parafusos, adesivos, soldas, conexões rosqueadas ou meios similares conhecidos na técnica. Os atuadores de trava 38 também são acoplados cooperativamente ao dispositivo de deslocamento de trava radial 34 de modo similar. Adicionalmente, o acoplamento entre os atuadores de trava 38 e o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 pode ser uma encaixe de contato simples. Note que a concretização na figura 1 mostra dois atuadores de travas 38 acoplados a cada portinhola da chapeleta 36. Contudo, um cilindro atuador de trava simples 38 ou uma pluralidade de atuadores de trava 38 podem ser usados com a invenção. Os atuadores de trava 38 mostrados são, em geral, cilindros hidráulicos; contudo, outros tipos de atuadores de trava (incluindo, por exemplo, atuadores pneumáticos, motores acionados eletricamente e semelhante) são conhecidos na técnica e podem ser usados com a invenção.

Além disso, os atuadores de trava 38 podem ser operados manualmente. Os atuadores de trava 38 mostrados na presente concretização, tipicamente, são controlados, por exemplo, por um sinal elétrico externo, um fluxo de fluido hidráulico pressurizado, etc. Como uma alternativa, a trava radial 32 pode ser ativada por meios manuais, tais como, por exemplo, uma alavanca, um sistema de alavancas, um dispositivo de atuação rosqueado ou outros meios similares conhecidos na técnica. Ainda, se, por exemplo, ao atuadores de trava 38 compreenderem cilindros hidráulicos, os cilindros hidráulicos podem ser ativados ou uma bomba manual. Conseqüentemente, a ativação manual da trava radial 32 está dentro do escopo da invenção.

Uma vista completamente montada do conjunto de chapeleta 14, incluindo o mecanismo de trava radial 28, é mostrada na figura 2. Durante a operação do mecanismo de trava radial 28, o conjunto de chapeleta 14 é primeiro movido para uma posição próximo ao corpo de BOP 12 pelo deslizamento do conjunto de chapeleta 14 em direção ao corpo de BOP 12 nas hastes 70. Os atuadores de trava 38 são, então, ativados de modo que eles deslocam axialmente (em eu um eixo geométrico de deslocamento corresponde a um eixo geométrico da passagem lateral 20) o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 em uma direção ao corpo de BOP 12. À medida que o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 se move axialmente em direção ao corpo de BOP 12, a superfície de cunha 48 contata o diâmetro interno 50 da trava radial 32, assim, movendo a trava radial 32 em uma direção radialmente para fora (por exemplo, em direção à superfície interna de trava radial 58 da passagem lateral 20). Quando a ativação do mecanismo de trava radial 28 está completa, um nariz interno 60 do dispositivo de deslocamento de trava radial 34 está próximo a um ressalto de carga 44 do corpo de chapeleta 30 e um perímetro externo 62 da trava radial 32 é encaixado bloqueavelmente com a superfície interna de trava radial 58. Além disso, como será descrito abaixo, a trava radial 32 e a superfície interna de trava radial 58, tipicamente, compreendem superfícies em ângulo (se referem, por exemplo, às superfícies de encaixe descritas na discussão das figuras 10 e 11 infra). Quando a trava radial 32 encaixa a superfície interna de trava radial 58, as superfícies em ângulo são projetadas para proporcionar uma força axial que "puxa" a portinhola da chapeleta 36 em uma direção axialmente para dentro e firmemente contra o exterior do corpo de BOP 12 e, assim, completa o encaixe de travamento do mecanismo de trava radial 28.

Quando a trava radial 32 é presa no lugar pela ativação dos atuadores de trava 38 e o dispositivo de deslocamento de trava radial 34, o corpo de chapeleta 30 e o conjunto de chapeleta 14 são bloqueados axialmente no lugar com relação ao corpo de BOP 12 sem o uso, por exemplo, de parafusos. Contudo, um mecanismo manual de travamento (não mostrado) adicional também pode ser usado em combinação com a invenção, para assegurar que a trava radial 32 permanece fixamente no lugar. Uma vez que a trava radial 32 esteja presa no lugar, por exemplo, através de atuação hidráulica, uma trava manual (não mostrada), tal como um mecanismo encavilhado ou rosqueado, pode ser ativada como uma restrição adicional. 0 mecanismo de travamento radial 28 preso é projetado para sustentar o conjunto de chapeleta 14 e, conseqüentemente, a vedação de chapeleta de alta pressão 29 no lugar. A trava radial 32 e a vedação de chapeleta de alta pressão 29 pode resistir às altas forças geradas pelas altas pressões present4s dentro do furo interno 18 do corpo de BOP 12 por causa do encaixe de travamento entre a trava radial 32 e a superfície interna de trava radial 58 do corpo de BOP 12. O mecanismo de trava radial 28 pode ser desencaixado por intermédio da reversão da ativação dos atuadores de trava 38 (por exemplo, após a pressão no furo interno 18 ter sido aliviada) . Como um resultado, a invenção compreende um mecanismo de trava radial 28 que inclui um sistema de desencaixe positivo (por exemplo, os atuadores de trava 38 podem ser ativados a fim de desencaixar o mecanismo de trava radial 28) . A superfície de cunha 48 usada para deslocar radialmente a trava radial 32 pode compreender qualquer uma de diversas concretizações. Fazendo referência à figura 3, em uma concretização, a superfície de cunha 48 do dispositivo de deslocamento de trava radial 34 pode compreender uma etapa única de atuação 80. Em outra concretização mostrada na figura 4, a superfície de cunha 48 pode compreender uma etapa dupla de atuação 82. Note que a etapa única de atuação (80, na figura 3), em geral, tem um curso de atuação mais curto do que a etapa dupla de atuação (82, na figura 4) . Ainda, um ângulo na etapa de atuação (84, nas figuras 3 e 4) é destinado a maximizar uma força radial de atuação e a minimizar uma força de atuação linear. Em uma concretização da invenção, o ângulo de etapa de atuação (84, nas figuras 3 e 4) é menor do que 45 graus.

Em outra concretização mostrada na figura 5, o dispositivo de deslocamento de trava radial 34 ainda compreende uma fenda 90 e pelo menos um pino de retenção 92 projetado para reter a trava radial 32 contra o ressalto de carga 44 do corpo de chapeleta 30. Nessa concretização, a trava radial 32 é retida no lugar por pelo menos um pino de retenção 92 e o corpo de chapeleta 30 e a trava radial 32 são mantidos em uma relação fixa após a trava radial 32 ter sido atuada e estar em encaixe de travamento com a superfície interna de trava radial (58, na figura 2) da passagem lateral (20, na figura 1). A trava radial (32, na figura 1) também pode compreender qualquer uma de diversas concretizações. A trava radial 32 mostrada na concretização da figura 1 compreende duas metades radiais em espelho 94, 96, como ainda mostrado na figura 6. Em outra concretização, conforme mostrado na figura 7, uma trava radial 100 pode ser formada e pelo menos dois segmentos substancialmente lineares 102 e pelo menos dois segmentos extremos semicirculares 104. Em outra concretização, conforme mostrado na figura 8, uma trava radial 106 pode ser formada de uma pluralidade de dentes substancialmente retos 108 e uma pluralidade de dentes curvos 110. As concretizações mostradas nas figuras 7 e 8 compreendem, essencialmente, travas radiais 100, 106 similares à trava radial (32 nas figuras 1 e 6) da primeira concretização, mas divididas em uma pluralidade de segmentos. As travas radiais 100, 106 poderiam ser fabricadas, por exemplo, através de fabricação de uma trava radial sólida e, seqüencialmente, cortando com serra a trava radial sólida em dois ou mais segmentos.

Contudo, outras técnicas de fabricação são conhecidas na técnica e podem ser usadas para fabricar a trava radial.

Em outra concretização mostrada na figura 9, uma trava radial 112 pode ser formada de uma estrutura de serpentina entalhada 114 similar a uma "correia em serpentina". A trava radial 112 é formada, por exemplo, como uma peça sólida única e, então, cortada 117 através de um perímetro interno 114 ou um perímetro externo 116. Os cortes 117 podem transeccionar completamente a trava radial 112 ou pode incluir apenas cortes parciais. Ainda, se os cortes 117 transeccionam a trava radial 112, os segmentos individuais podem ser anexados a uma banda flexível 118 de modo que a trava radial 112 pode ser atuada com um anel de atuação (34, na figura 1) . A banda flexível 118 pode compreender um material com um módulo elástico relativamente baixo (quando comparado, por exemplo, com o módulo elástico dos segmentos individuais) de modo que a banda flexível 118 pode se expandir radialmente em resposta ao deslocamento radial produzido pelo dispositivo de deslocamento de trava radial (34, na figura 1) . A expansão radial da banda flexível 118 resulta em um encaixe de travamento entre a trava radial 112 e a superfície interna de trava radial (58, na figura 2) do corpo de BOP (12, na figura 1). 0 encaixe entre a trava radial (32, na figura 1) e a superfície interna de trava radial (58, na figura 2) pode também compreender concretizações diferentes. Em uma concretização, conforme mostrado na figura 10, uma trava radial 120 pode compreender um encaixe de perfil único, incluindo uma superfície simples de encaixe de trava radial 122. A superfície simples de encaixe de trava radial é projetada para encaixar bloqueave1mente uma superfície de encaixe de BOP (59, na figura 2) formada na superfície interna de trava radial (58, na figura 2) da passagem lateral (20, na figura 1).

Em outra concretização, conforme mostrado na figura 11, uma trava radial 124 compreende um encaixe de perfil duplo, incluindo duas superfícies de encaixe de trava radial 126. Além disso, a trava radial 124 também pode compreender uma pluralidade de superfícies de encaixe de trava radial, projetadas para encaixar, bloqueavelmente, um número correspondente de superfícies de encaixe de BOP (59, na figura 2) formadas na superfície interna de trava radial (58, na figura 2) da passagem lateral (20, na figura 1) do corpo de BOP (12, na figura 1).

As travas radiais descritas nas concretizações referenciadas são projetadas de modo que a área seccional transversal de encaixe entre as superfícies de encaixe de trava radial com as superfícies de encaixe de BOP (59, na figura 2) é maximizada. A maximização da área seccional transversal de encaixe assegura que as travas radiais travam, positivamente, o conjunto de chapeleta (14, na figura 1) e, como um resultado, a vedação de chapeleta (29, na figura 1) no lugar contra as altas pressões presentes no furo interno (18, na figura 1) do BOP (10, na figura 1).

Além disso, como discutido previamente, os ângulos das superfícies de encaixe podem ser projetados para produzir uma força axial que empurra, firmemente, a portinhola da chapeleta (36, na figura 1) contra o corpo de BOP (12, na figura 1) e que, em alguma concretizações, pode auxiliar na ativação da vedação de chapeleta 029, na figura 1).

As travas radiais e as superfícies de encaixe descritas nas concretizações precedentes podem ser revestidas, por exemplo, com materiais de endurecimento de superfície e/ ou materiais redutores de atrito. Os revestimentos podem ajudar a impedir, por exemplo, a formação de asperezas e podem impedir as travas radiais de aderirem ou "penderem" nas superfícies de encaixe durante a ativação e/ ou desativação do mecanismo de trava radial (28, na figura 1). Os revestimentos também podem aumentar a vida das travas radiais e das superfícies de encaixe por meio da redução do atrito e do desgaste.

Outra concretização do anel de aperto é mostrada em 127 na figura 12. A trava radial 127 compreende uma pluralidade de cortes de serra 128, uma pluralidade de furos 129 ou uma combinação dos mesmos. Os cortes de serra 128 e/ ou os furos 129 diminuem o peso e o momento de inércia de área da trava radial 127, assim, reduzindo a força de atuação requerida para deslocar, radialmente, a trava radial 127. A fim de permitir alguma deformação elástica da trava radial 127, a trava radial 127 pode ser formada de um material tendo um módulo de elasticidade relativamente baixo (quando comparado, por exemplo, com o aço). Esses materiais compreendem titânio, berílio - cobre, etc. Além disso, modificações na geometria da trava radial 127, além daquelas referenciadas acima, podem ser feitas outras, por exemplo, para reduzir o momento de inércia de área da trava radial 127 e reduzir as tensões de curvatura.

As travas radiais descritas acima são projetadas para operar abaixo de um limite elástico dos materiais dos quais elas são formadas. A operação abaixo do limite elástico assegura que as travas radiais não se deformarão permanentemente e, como um resultado da deformação permanente, perderão a eficácia. Consequentemente, a seleção de material e da área seccional transversal de encaixe das superfícies de encaixe é muito importante para o desenho do mecanismo de trava radial (28, na figura 1).

Fazendo referência à figura 1, a vedação de chapeleta 29 é projetada para resistir às altas pressões presentes no furo interno 18 do corpo de BOP 12 e, assim, impedir os fluidos e/ ou gases de passarem do furo interno 18 para o exterior do BOP 10. A vedação de chapeleta 29 pode compreender diversas configurações diferentes, conforme mostrado na discussão a seguir das figuras 13 - 17. Além disso, as vedações divulgadas na discussão abaixo podem ser formadas de uma variedade de materiais. Por exemplo, as vedações podem ser vedações elastoméricas ou vedações não elastoméricas (tais como, por exemplo, vedações de metal, vedações de PEEK, etc.) . As vedações de metal podem ainda compreender vedações de anel-C de metal-com-metal e/ ou vedações de virola de metal-com-metal. Ainda, as disposições de vedações mostradas abaixo podem incluir uma combinação de tipos e materiais de vedação.

Conseqüentemente, o tipo de vedação, o número de vedações e o material usado para formar vedações radiais e de face não são destinados a limitar a vedação de chapeleta 29. A concretização na figura 13 compreende uma vedação de chapeleta 130 formada em um perímetro radial 132 de um corpo de chapeleta 133. A vedação radial 130 ainda compreende dois anéis-0 134 dispostos em ranhuras 136 formadas no perímetro radial 132 do corpo de chapeleta 133.

Os anéis-0 134 encaixam, vedavelmente, um perímetro interno de vedação 138 da passagem lateral (20, na figura 1) no corpo de BOP 12. A concretização mostrada na figura 13 compreende duas ranhuras 136, mas uma única ranhura ou uma pluralidade de ranhuras podem ser adequadas para uso com os anéis-0 134. Além disso, embora a concretização mostre dois anéis-0 134, um único anel-0 ou mais de dois anéis-0 podem ser usados na invenção.

Em outra concretização mostrada na figura 14, uma vedação de chapeleta 140 compreende pelo menos duas vedações de empanque 146 (que podem ser, por exemplo, vedações-t, vedações de virola ou vedações vendidas sob a marca de comércio e indústria Poly-Pak, que é uma marca de Parker Hannifin, Inc.) dispostas em ranhuras 148 formadas em um perímetro radial 142 de um corpo de chapeleta 144. As vedações de empanque 146 encaixam, vedavelmente, um perímetro interno de vedação 150 da passagem lateral (20, na figura 1) do corpo de BOP 12. A concretização mostrada na figura 14 compreende duas ranhuras 148, mas uma única ranhura ou uma pluralidade de ranhuras podem ser adequadas para uso com as vedações de empanque 146. Além disso, embora a concretização mostra duas vedações de empanque 146, um única ou mais de duas vedações podem ser usadas na invenção.

Em outra concretização mostrada na figura 15, a vedação de chapeleta 152 compreende uma vedação radial 154 disposta em uma ranhura 166 formada em um perímetro radial 160 de um corpo de chapeleta 162. Além disso, a concretização compreende uma vedação de face 156 disposta em uma ranhura 164 formada em uma superfície de junção de face 168 do corpo de chapeleta 162. A vedação radial 154 é adaptada para encaixar, vedavelmente, um perímetro interno de vedação 158 da passagem lateral (2 0, na figura 1) do corpo de BOP 12. A vedação radial 154 e a vedação de face 156 mostradas na concretização são ambas anéis-O e são dispostas em ranhuras simples 166, 164. Contudo, um tipo diferente de vedação (tão como, por exemplo, uma vedação de empanque) e mais de uma vedação (disposta em pelo menos uma ranhura) podem ser usadas com a invenção.

Em outra concretização mostrada na figura 16, a vedação de chapeleta 172 compreende uma vedação radial 174 disposta em uma ranhura 178 formada em um condutor de vedação 180. 0 condutor de vedação 180 é disposto em uma ranhura 182 formada em um corpo de chapeleta 184 e também compreende uma vedação de face 176 disposta em uma ranhura 177 formada no condutor de vedação 180. A vedação de face 176 é adaptada para encaixar, vedavelmente, a superfície de face de junção 186 do corpo de BOP 12 e a vedação radial é adaptada para encaixar vedavelmente um perímetro interno de vedação 188 formado no corpo de chapeleta 184. A vedação de chapeleta 172 também pode compreender um mecanismo de energização 190, que é adaptado para deslocar o condutor de vedação 180 em direção â superfície exterior 186 do corpo de BOP 12 de modo a energizar a vedação de face 176. O mecanismo de energização 190 pode compreender, por exemplo, uma mola, uma arruela de empuxo ou uma estrutura similar. 0 mecanismo de energização 190 ajuda a assegurar que a vedação de face 175 mantém contato positivo e, desse modo, mantém uma vedação de alta pressão com a superfície exterior 186 do corpo de BOP 12. Contudo, o mecanismo de energização 190 não é requerido em todas as concretizações.

Por exemplo, o condutor de vedação 180 pode ser projetado de modo que a vedação radial 174 e a vedação de face 176 são ativadas por pressão, sem o auxílio de um mecanismo de energização 190.

Na concretização sem mecanismo de energização, um diâmetro e uma espessura axial de um condutor de vedação (tão como o condutor de vedação 180 mostrado na figura 16) são selecionados de modo que a alta pressão do furo interno primeiro move o condutor de vedação para a superfície exterior do corpo de BOP. Uma vez que a vedação de face encaixe vedavelmente a superfície exterior, a alta pressão do furo interno faz com que o condutor de vedação se expanda radialmente até que a vedação radial encaixe vedavelmente a ranhura no condutor de vedação. Um desenho similar é divulgado na patente norte-americana no. 5.255.890, emitida para Morril e cedida ao cessionário da presente invenção. A patente '890 descreve, claramente, a geometria requerida para esse condutor de vedação.

Na concretização mostrada na figura 16, a vedação de face 176 e a vedação radial 174 podem ser, por exemplo, anéis-O, vedações de empanque ou qualquer outra vedação de alta pressão conhecida na técnica. Além disso, a figura 16 mostra apenas vedações dispostas em ranhuras únicas.

Contudo, mais de uma vedação, mais de uma ranhura ou uma combinação das mesmas pode ser usada com a invenção.

Em outra concretização mostrada na figura 17, o condutor de vedação 192, conforme mostrado na concretização anterior, é usado em combinação com uma vedação reserva 194 disposta em uma ranhura 196 em uma superfície exterior 198 de um corpo de chapeleta 200. A vedação reserva 194 pode ser um anel-0, uma vedação de empanque, uma vedação de metal ou qualquer outra vedação de alta pressão conhecida na técnica. A vedação reserva 194 ainda mantém uma vedação de alta pressão, se, por exemplo, houver vazamento das vedações dispostas no condutor de vedação 192. Note que a concretização mostrada na figura 17 não inclui um mecanismo de energização. Vantajosamente, algumas das concretizações de vedações reduzem uma força axial necessária para formar uma vedação de chapeleta. As vedações de chapeleta mostradas acima reduzem grandemente a sensitividade da vedação de chapeleta à flexão da portinhola através da manutenção de um aperto constante, independente da pressão do furo de poço. As disposições de vedações radiais também reduzem a área total mediante a qual uma pressão de furo de poço atua e, assim, reduz uma força de separação que atua para empurrar a portinhola da chapeleta para longe do corpo de BOP.

Em outra concretização da trava radial mostrada na figura 18, o mecanismo de trava radial 220 coOmpreende uma trava radial 222 disposta em uma reentrância 224 formada em uma superfície interna 226 de uma passagem lateral 228 de um corpo de BOP 230. A operação do mecanismo de trava radial 220 difere das concretizações descritas acima pelo fato de que a fixação de um corpo de chapeleta 232 e, conseqüentemente, uma portinhola de chapeleta (não mostrada) e um conjunto de chapeleta (não mostrado) no lugar é realizada pela atuação do mecanismo de trava radial 220 na direção radialmente para dentro. A estrutura da concretização mostrada na figura 18 é similar à estrutura das concretizações descritas acima, exceto quanto à direção de atuação do mecanismo de trava radial 220. Portanto, a discussão da presente concretização incluirá uma descrição de como o mecanismo de trava radial alternativo 220 difere daqueles mostrados acima. Elementos comuns das concretizações (tais como, por exemplo, a portinhola de chapeleta 36, as hastes lineares 70, etc.) não serão descritos mais uma vez em detalhes. Além disso, será notado que a concretização da figura 18 não requer, por exemplo, cilindros de atuadores ou um dispositivo de deslocamento de trava radial (por exemplo, a concretização da figura 18 não requer um mecanismo de atuação interno). A atuação da trava radial 222 é em uma direção radialmente para dentro. Conseqüentemente, a trava radial 222 deve ser acoplada a um mecanismo de atuação que difere, por exemplo, do dispositivo de deslocamento de trava radial (34, na figura 1) e dos atuadores de trava (38, na figura 1) descritos nas concretizações anteriores.

Em uma concretização da invenção, a trava radial 222 compreende uma estrutura similar àquelas mostradas nas figuras 6 e 7. Conforme mostrado na figura 19, as metades separadas 236, 238 da trava radial 222 podem ser acopladas aos atuadores radialmente posicionados 240. Quando o corpo de chapeleta 232 é movido para um encaixe de vedação com o corpo de BOP 230, os atuadores 240 são ativados para deslocar as metades 236, 238 da trava radial 222 em uma direção radialmente para dentro de modo que a trava radial 222 encaixa uma ranhura (244, na figura 18) formada em uma superfície exterior (246, na figura 18) do corpo de chapeleta (232, na figura 18). O mecanismo de trava radial (230, na figura 18) trava o corpo de chapeleta (232, na figura 18) e, portanto, a portinhola de chapeleta (não mostrada) e o conjunto de chapeleta (não mostrado) no lugar e energiz a vedação de alta pressão (234, na figura 18) Note que a vedação de alta pressão (234, na figura 18) pode ser formada de qualquer uma das concretizações mostradas acima (tais como as concretizações descritas com relação às figuras 13 - 17) . Além disso, a trava radial 222 e a ranhura 244 podem compreender superfícies em ângulo (como divulgado nas concretizações anteriores) que produzem uma força axial que empurra o corpo de chapeleta 232 (e o conjunto de chapeleta (não mostrado) e a portinhola de chapeleta (não mostrada)) em direção ao corpo de BOP 230 e ainda asseguram um encaixe de travamento positivo.

Além disso, conforme mostrado na figura 20, a trava radial 222 pode compreender mais de duas partes. Se uma trava radial 250 compreende, por exemplo, quatro partes 252, 254, 256, 258, um número igual de atuadores 240 (por exemplo, quatro) podem ser usados para atuar a trava radial 250. Alternativamente, menos atuadores 240 (por exemplo, menos de quatro na concretização mostrada na figura 20) podem ser usados, se um atuador 24 0, for, por exemplo, acoplado a mais de uma parte 252, 254, 256, 258 da trava radial 250. Os atuadores 240 podem ser atuadores hidráulicos ou qualquer outro tipo de atuador conhecido na técnica. Além disso, os atuadores 240 podem ser dispostos dentro do corpo de BOP (230, na figura 18) ou podem ser posicionados externos ao corpo de BOP (230, na figura 18) .

Os atuadores 240 podem ser acoplados à trava radial 250, por exemplo, com ligações mecânicas ou hidráulicas (não mostradas). Em outra concretização, a trava radial 222 compreende uma pluralidade de tarraxas ou dentes (não mostrados) , que são acoplados e ativados por uma pluralidade de atuadores (não mostrados).

Em outra concretização da invenção mostrada na figura 21, uma trava radial 2 70 pode ser formada de um único segmento 272. A trava radial 270 é atuada por atuadores circunferenciais 274 acoplados â trava radial 270 e dispostos próximos às extremidades 276, 278 do segmento 272. Quando ativados, os atuadores circunferenciais 274 movem as extremidades 276, 2 78 do segmento 272 em direção uma da outra e em uma direção radialmente para dentro, conforme mostrado pelas setas na figura 21. A linha tracejada na figura 21 representa uma superfície interna 277 da trava radial 270 após atuação. A trava radial 270, quando atuada, encaixa o corpo de chapeleta (232, na figura 18) de maneira similar àquela mostrada na figura 18. O segmento 272 da trava radial 270 pode ser produzido pela formação de uma pluralidade de entalhes 284 próximo aos segmentos extremos 280, 282. Os entalhes 284 podem ser projetados para fácil instalação da trava radial 270 na reentrância (224, na figura 18) e aperfeiçoar a flexibilidade para deformação radial da trava radial 270.

Os entalhes podem ser de qualquer forma conhecida na técnica. Por exemplo, a figura 22 mostra entalhes retangulares 284. Contudo, os entalhes 284 pode ser formados, de preferência, de maneira que reduz concentrações de tensões ou elevadores de tensão nas bordas dos entalhes 284. Por exemplo, se os entalhes 284 forem formados como formas retangulares, elevadores de tensão podem se formar nos cantos relativamente abruptos.

Conseqüentemente, os entalhes 284 podem compreender cantos filetados (não mostrados) ou, por exemplo, formas substancialmente trapezoidais (não mostradas) para minimizar os efeitos dos elevadores de tensão.

Além disso, os entalhes 284 podem ser "graduados", conforme mostrado na figura 22, para produzir uma transição substancialmente suave entre segmentos retos relativamente duros 286 e segmentos extremos relativamente flexíveis 280, 282. A graduação dos entalhes 284 efetua uma transição de rigidez suave, que ajuda a impedir os elevadores de tensão no último entalhe (por exemplo, no último entalhe próximo aos segmentos retos 286) . A trava radial 270 pode ser formada de um material simples ou de materiais diferentes (compreendendo, por exemplo, aço, titânio, berílio - cobre ou combinações e/ ou suas ligas). Por exemplo, os segmentos extremos curvados 280, 282 podem ser formados de um material que é relativamente complacente, quando comparado com um material relativamente rígido, formando os segmentos retos 286 (por exemplo, os segmentos extremos curvados 280, 282 podem ser formados de um material com um módulo elástico (Ec) que é substancialmente menor do que um módulo elástico (Es) dos segmentos retos 286) . Independente dos materiais usados para formar a trava radial 270, a trava radial 270 deve ser flexível o bastante para permitir a instalação e remoção da reentrância (224, na figura 18).

Alternativamente, a trava radial 270 da figura 21 pode compreender mais de um segmento (por exemplo, duas metades ou uma pluralidade de segmentos) acoplados e atuador por uma pluralidade de atuadores circunferenciais. A trava radial 270 também pode compreender uma pluralidade de tarraxas ou dentes separados acoplados por uma cinta flexível. As tarraxas podem ser separadas por folgas e a distância de separação pode ser selecionada para proporcionar uma flexibilidade desejada para a trava radial 270.

As tarraxas e as cintas flexíveis podem compreender materiais diferentes. Por exemplo, as tarraxas podem ser formadas de um material substancialmente duro (por exemplo, um material com um módulo de elasticidade relativamente alto), compreendendo, por exemplo, ligas baseadas em aço ou níquel. As cintas flexíveis, em contraste, podem ser formadas de materiais tendo um módulo de elasticidade relativamente menor e compreendendo, por exemplo, ligas de titânio ou barras ou formas submetidas à pultrusão, compreendendo fibra de vidro, fibras de carbono ou seus materiais compostos. Conforme descrito acima, as travas radiais das concretizações mostradas nas figuras 19 - 22 podem ser revestidas, por exemplo, com materiais de revestimento duro (compreendendo, por exemplo, carboneto de tungstênio, nitreto de boro e materiais similares conhecidos na técnica) ou materiais de baixo coeficiente de atrito (compreendendo, por exemplo, politetrafluoretileno e materiais similares conhecidos na técnica) para, por exemplo, reduzir o atrito e o desgaste e aperfeiçoar a longevidade das partes. A composição do material da trava radial 270 não é destinada a ser limitativa.

As concretizações mostradas nas figuras 19 - 22 podem ser vantajosas por causa de um peso reduzido de conjunto de chapeleta e, conseqüentemente, peso global reduzido do BOP.

Além disso, há um potencial para retroa juste de B0P's antigos para incluir o mecanismo de trava radial.

Engaste Deslizante Giratório para Conjuntos de chapeletas Fazendo referência mais uma vez â figura 1, outro aspecto importante da invenção é o engaste deslizante giratório 74 preso, cooperativamente, às hastes 70 e a cada um dos conjuntos de chapeletas 14. Como aqui previamente descrito, os conjuntos de chapeletas 14 são acoplados aos engastes deslizantes giratórios 74 e os engastes deslizantes giratórios 74 são encaixados, deslizavelmente, com as hastes 70. Os engastes deslizantes giratórios 74 são adaptados para permitir que os conjuntos de chapeletas 14 girem próximo às suas linhas centrais axiais de modo que os aríetes (não mostrados) e os componentes interiores dos conjuntos de chapeletas 14 e do corpo de BOP 12 podem ser acessados para manutenção, para mudar os aríetes, etc.

Uma concretização do engaste deslizante giratório 74 é mostrada nas figuras 23 e 24. O engaste deslizante giratório 74 compreende uma barra de montagem deslizante giratória 76 e uma placa giratória 78. A barra de montagem deslizante giratória 76 é presa, deslizavelmente às hastes 70. A fixação deslizável entre a barra de montagem deslizante giratória 76 e as hastes 7 0 pode ser feita, por exemplo, com mancais lineares 37, que são acoplados à barra de montagem deslizante giratória 76. Contudo, outras fixações deslizáveis conhecidas na técnica podem ser usadas com a invenção para formar a fixação deslizável. Além disso, buchas (não mostradas) ou uma combinação de mancais lineares 87 e buchas (não mostradas) podem ser usadas com a invenção. A placa giratória 78 é presa, rotacionalmente, à barra de montagem deslizante giratória 76 e é presa cooperativamente a uma superfície superior 75 do conjunto de chapeleta 14. A fixação cooperativa do engaste deslizante giratório 74 do conjunto de chapeleta 14 é feita substancialmente em uma linha central axial do conjunto de chapeleta 14.

As hastes 70 são projetadas para serem de comprimento suficiente para permitir que o conjunto de chapeleta 14 desencaixe do corpo de BOP 12 até o aríete (não mostrado) estar completamente fora da passagem lateral 20. Além disso, um ponto de fixação 82 onde o engaste deslizante giratório 74 é preso cooperativamente na superfície superior 75 do conjunto de chapeleta 14 pode ser otimizado de modo que o ponto de fixação 82 fica substancialmente perto de um centro de massa do conjunto de chapeleta 14. O posicionamento do ponto de fixação 82 substancialmente perto do centro de massa reduz a força requerida para girar o conjunto de chapeleta 14 e também reduz a tensão de curvatura experimentada pela placa giratória 78. A placa giratória 78 pode ainda incluir um mancai 85.

Por exemplo, o mancai 85 pode ser preso cooperativamente à barra de montagem deslizante giratória 76 e adaptada para resistir às cargas radiais e de empuxo geradas pela rotação do conjunto de chapeleta 14. 0 mancai 85 pode compreender, por exemplo, um mancai radial e um mancai de empuxo em combinação (tal como, por exemplo, um mancai de rolamento afunilado). Alternativamente, o mancai 85 pode compreender, por exemplo, um mancai de rolamento para suportar cargas radiais e uma arruela de escora para suportar cargas axiais. Contudo, outros tipos de disposições de mancais são conhecidos na técnica e podem ser usados com a placa giratória 78.

Quando o aríete (não mostrado) está completamente fora da passagem lateral 20, o conjunto de chapeleta 14 pode girar em torno de um eixo geométrico rotacional da placa giratória 78, de modo que o aríete (não mostrado) e a passagem lateral 20 podem ser acessados para manutenção, inspeção e semelhantes. Na concretização mostrada nas figuras 23 e 24, o conjunto de chapeleta inferior 14 é mostrado para ser girado aproximadamente 90 graus com relação ao corpo de BOP 12, enquanto o conjunto de chapeleta superior 14 permanece em encaixe de travamento com o corpo de BOP 12. Um ponto de fixação de bloco de aríete 80 é claramente visível. A figura 25 mostra uma vista de topo do BOP 10, quando um dos conjuntos de chapeletas 14 foi desencaixado do corpo de BOP 12 e girado aproximadamente 90 graus. Conforme mostrado, o ponto de fixação de bloco de aríete 80 é claramente visível e pode ser acessado verticalmente. 0 acesso vertical é uma vantagem significativa, porque as chapeletas da técnica anterior que incluem dobradiças em geral articulam em torno de uma borda da portinhola de chapeleta. Portanto, se, por exemplo, uma chapeleta de BOP inferior foi desparafusada e articulada aberta, o aríete podería não ser acessado verticalmente porque a chapeleta de BOP superior estava no caminho. 0 acesso vertical ao aríete é importante porque ele torna muito mais fácil manter ou substituir aríetes, assim, reduzindo o tempo requerido para manter o BOP e aumentando o nível de segurança do pessoal que realiza a manutenção. Ainda, o acesso vertical permite, por exemplo, a manutenção de uma chapeleta de BOP inferior, enquanto uma chapeleta superior é travada na posição (veja, por exemplo, as figuras 23 - 25) . 0 conjunto de chapeleta 14 também pode ser girado, aproximadamente, 90 graus na outra direção com relação a um eixo geométrico da passagem lateral (20, na figura 1) , assim, permitindo, aproximadamente, 180 graus de rotação.

Contudo, outra concretização pode ser projetada que permite a rotação de mais do que ou de menos do que 180 graus. A faixa de rotação do engaste deslizante giratório 74 não é destinada a limitar o escopo da invenção. O engaste deslizante giratório 74 é vantajoso por causa da simplicidade do desenho e da fixação ao conjunto de chapeleta 14. Por exemplo, as dobradiças da técnica anterior são, em geral, complexas, difíceis de fabricar e relativamente caras. Ainda, as dobradiças da técnica anterior têm que ser fortes porque elas conduzem o peso total da chapeleta de BOP em torno de um eixo geométrico vertical posicionado uma distância do centro de massa da chapeleta. O momento de curvatura exercido sobre a dobradiça é, como um resultado, muito alto e a deformação da dobradiça pode levar ao "alquebrantamento" da chapeleta.

Outros Mecanismos para Acoplamento de Chapeletas aos BOPs As figuras 26 - 37B mostram outras concretizações de mecanismos de engatamento para engatar uma chapeleta ao corpo de BOP. As concretizações descritas são proporcionadas apenas como exemplos de mecanismos de engatamento, que podem ser usados de acordo com a invenção. A invenção não está limitada por qualquer mecanismo. A figura 26 mostra um recorte de uma concretização de um mecanismo de engate 610. Um corpo de BOP 602 e uma chapeleta 604 são mantidos juntos, firmemente, pelo mecanismo de engate 610. O mecanismo 610 inclui uma trava radial 612, 614 e um dispositivo de deslocamento de trava radial 616, 618, similares àqueles descritos acima. A trava radial, nesta concretização, compreende apenas seções retas 612, 614. Uma primeira seção reta 612 se estende horizontalmente e uma segunda seção reta 614 se estende verticalmente. É compreendido que em algumas concretizações duas seções retas adicionais, uma horizontal e uma vertical, podem ser posicionadas nos lados da chapeleta 604, que não são mostrados no recorte da figura 26. O deslocamento de trava radial também compreende uma seção horizontal 616 e uma seção vertical 618, que deslocam, radialmente, as seções horizontal e vertical 612, 614 da trava radial. É compreendido que em algumas concretizações outra seção horizontal e outra seção vertical (não mostradas) podem ser usadas nos lados da chapeleta 604, não mostrada na figura 26.

Na concretização mostrada na figura 26, a trava radial não tem seções curvadas (ou radiais). Apenas seções retas 612, 614 são deslocadas para encaixe de travamento com uma superfície de trava radial correspondente (não mostrada) do corpo de BOP 602. Em pelo menos uma concretização, cada uma das seções retas compreende uma pluralidade de seções menores.

Outra concretização de um mecanismo de engatamento é mostrada na figura 27A. Uma chapeleta 704 é acoplada fixamente a um corpo de BOP 702 por um dente de engatamento 712 disposto no interior da chapeleta 704. O dente de engatamento 712 inclui uma borda afunilada 714, que encaixa bloqueavelmente com uma superfície em ângulo 706 do corpo de BOP 702 para prender a chapeleta 704 com o corpo de BOP 702, mesmo sob a alta pressão experimentada durante uma explosão. O ângulo da borda afunilada 714 pode ser selecionado de modo que a extensão do dente de engatamento 712 puxará a chapeleta 704 axialmente em direção ao corpo de BOP 702 para a posição de acoplada adequada, no caso em que ela não esteja naquela posição, quando o mecanismo de engatamento está encaixado. Em algumas concretizações, o ângulo de afunilamento pode ser um "afunilamento de travamento". Um afunilamento de travamento é um afunilamento tendo um ângulo selecionado de modo que o dente de engatamento 714 não será forçado em direção a uma posição retraída pela pressão que tende a forçar a chapeleta 704 e o corpo de BOP 702 para longe um do outro. Em algumas concretizações, uma afunilamento de travamento tem um ângulo entre 3 graus e 10 graus. Em pelo menos uma concretização, um afunilamento de travamento tem cerca de 6 graus. Aqueles tendo habilidade comum na técnica perceberão que um afunilamento de travamento pode ser variado, dependendo da aplicação particular.

Nessa concretização, o dente de engatamento 712 é acoplado a um eixo 716 e a um êmbolo 718. 0 atuador pode ser acionado por fluido hidráulico, um fluido pneumático, um motor ou qualquer outro meio de atuação que seja conhecido na técnica. Aqueles tendo habilidade na técnica serão capazes de conceber outros métodos para atuar o dente de engatamento 712. Em algumas concretizações, tais como aquelas mostradas nas figuras 27A e 27B, uma mola 719 é incluída para proporcionar força ascendente que tenderá a empurrar o dente de engatamento 712 para encaixe de travamento com a superfície em ângulo 706 do corpo de BOP 702. Como mostrado nas figuras 27A e 27B, o eixo 716 pode ser vedado com vedações 720 de modo que os fluidos hidráulicos não podem escapar do interior da chapeleta 704 durante operação do mecanismo de engatamento. A concretização mostrada nas figuras 27A e 27B tem um dente de engatamento 712 posicionado na chapeleta 704 e capaz de se estender em encaixe com o corpo de BOP 702.

Aqueles tendo habilidade comum na técnica perceberão que os dentes de engatamento também podem ser dispostos em um corpo de BOP de modo que os dentes de engatamento se estenderão para encaixe de travamento com uma superfície em ângulo da chapeleta. Ainda, todas as concretizações descritas abaixo incluem um mecanismo de engatamento com elementos que encaixam para acoplar uma chapeleta e um corpo de BOP. Está expressamente dentro do escopo da invenção ter aqueles elementos dispostos dentro ou sobre a chapeleta para serem permutados com aqueles dispostos dentro ou sobre o corpo de BOP. 0 dente de engatamento 712 pode ser acoplado ao eixo 716 por qualquer meio conhecido na técnica. Por exemplo, o eixo 716 pode ser acoplado ao dente de engatamento 712 por uma conexão rosqueada. Essa conexão possibilitará que o dente de engatamento 712 seja movido nas direções para cima e para baixo. A figura 28A mostra outra concretização de uma conexão entre um dente de engatamento 732 e um eixo 736. O eixo 736 inclui uma protuberância, em geral, em forma de rabo de andorinha 739 em sua extremidade superior. A protuberância em forma de rabo de andorinha 73 9 é encaixada em uma reentrância em forma de rabo de andorinha 738 no dente de engatamento 732. A cooperação da protuberância em forma de rabo de andorinha 739 com a reentrância em forma de rabo de andorinha 738 no dente de engatamento 732. A cooperação da protuberância em forma de rabo de andorinha 73 9 com a reentrância em forma de rabo de andorinha 738 permite que o dente de engatamento 732 seja movido para cima e para baixo e permite que o dente de engatamento 732 "flutue", de modo que ele pode se encaixar melhor com a borda afunilada (706 nas figuras 27A e 27B) do corpo de BOP (702, nas figuras 27A e 27B}. A figura 28B mostra outra concretização de um acoplamento flutuante entre um dente de engatamento 742 e um eixo 746. O dente de engatamento 742 inclui uma ranhura 748 e o eixo 746 inclui uma lingüeta 749. O encaixe da lingüeta 749 e da ranhura 748 cria uma conexão de "lingüeta -em- ranhura" entre o dente de engatamento 742 e o eixo 746. Aqueles habilitados na técnica serão capazes de conceber outros acoplamentos entre um eixo e um dente de engatamento, sem afastamento do escopo da presente invenção. A figura 29 mostra uma concretização de uma portinhola de chapeleta 900 que pode ser usada com um ou mais dos mecanismos de engatamento aqui divulgados. A portinhola de chapeleta 900 tem uma face dianteira 902, que tem a face voltada em direção à linha central (não mostrada) do corpo de BOP (não mostrado), quando a chapeleta é acoplada ao corpo de BOP (não mostrado) . Um furo 904 na portinhola de chapeleta 900 permite que o atuador de aríete (não mostrado) passe através da portinhola de chapeleta 900. A portinhola de chapeleta 900 tem uma ranhura 912 ao longo do comprimento de seu lado superior. A ranhura 912 proporciona uma localização em que os mecanismos de engatamento podem ser posicionados. Uma ranhura similar 914 se estende ao longo do lado inferior da portinhola de chapeleta 900. Um canal 922 se estende através da portinhola de chapeleta 900 próximo à ranhura 912 no lado superior. O canal 922 permite que fluidos hidráulicos ou pneumáticos sejam bombeados para a portinhola de chapeleta 900 para energizar os mecanismos de engatamento (não mostrados) posicionados na ranhura 912. Também, dispositivos mecânicos podem ser inseridos e movidos no canal 922 para permitir o movimento dos mecanismos de engatamento (não mostrados) na ranhura 912. Um canal similar 924 está localizado próximo à ranhura inferior 914 .

As figuras 30A e 3 0B mostram uma concretização de um dispositivo mecânico que pode ser usado para mover os dentes de engatamento 1012, 1014, posicionados no interior de uma chapeleta 1004, para encaixe com um corpo de BOP 1002. Um atuador móvel 1006 se move para o interior da chapeleta 1004 a fim de mover os dentes de engatamento 1012, 1014 para a posição de encaixados. É notado que em concretizações diferentes o atuador móvel 1006 pode se mover em diferentes maneiras. Por exemplo, em uma concretização, o atuador móvel desliza. Também está expressamente dentro do escopo da presente invenção ter um atuador nos roletes. Aqueles tendo habilidade comum na técnica serão capazes de conceber outras maneiras de facilitar o movimento de um atuador. A figura 30A mostra os dentes de engatamento 1012, 1014 em uma posição de não encaixados. Os dentes de engatamento 1012, 1014 estão localizados em superfícies rebaixadas 1020, 1021, que permitem que os dentes de engatamento 1012, 1014 sejam posicionados dentro da chapeleta 1004. O atuador móvel 1006 também inclui uma pluralidade de superfícies de suporte 1032, 1034.

Superfícies inclinadas 1022, 1023 são posicionadas entre as superfícies rebaixadas 1020, 1021 e as superfícies de suporte 1032, 1034. À medida que o atuador móvel 1006 se move (por exemplo, para a direita, na figura 30A) , os dentes de engatamento 1012, 1014, que são mantidos no lugar na chapeleta 1004, são empurrados para cima, para as reentrâncias 1024, 1025 no corpo de BOP 1002. A figura 30B mostra os dentes de engatamento 1012, 1014 em uma posição de encaixados. Os dentes de engatamento 1012, 1014 foram empurrados parcialmente para o corpo de BOP 1002 pelo atuador móvel 1006. Os dentes 1012, 1014 são suportados em superfícies de suporte 1032, 1034 e os dentes de engatamento 1012, 1014 se estendem nas reentrâncias 1024, 1025 no corpo de BOP 1002 para formar um encaixe de travamento. A chapeleta 1004 pode ser desengatada por meio de movimentação do atuador móvel 1006 de volta para a sua posição inicial, conforme mostrado na figura 30A. A figura 31 mostra outra concretização de um mecanismo de engatamento de acordo com a invenção. Um dente de engatamento 1112 em uma chapeleta 1104 é conectado a uma trilha de reentrância 1132 em um atuador móvel 1134 por um pino 1114. À medida que um atuador 1134 move o trilho 1132, o dente de engatamento 1112 é movido para cima, para um encaixe de travamento com uma reentrância 1120 no corpo de BOP 1102. Através da movimentação do trilho 1132 na direção oposta, o dente de engatamento 1112 retorna para a posição de desengatado. É notado que a trilha de reentrância 1132 e o atuador 1134 podem formar uma peça ou eles podem ser formados de componentes separados que são acoplados juntos. A figura 32 mostra outra concretização de um mecanismo de engatamento para acoplamento de uma chapeleta 1204 a um corpo de BOP 12 02 de acordo com a invenção. Um dente de engatamento 1212 é acoplado a um dente de suporte 1214 por duas barras em ângulo 1215, 1216. Cada barra em ângulo 1215, 1216 é conectada, articuladamente, ao dente de engatamento 1212 e ao dente de suporte 1214. O dente de suporte 1214 é acoplado a dois atuadores lineares 1232, 1234 que movem o dente de suporte 1214 para trás e para frente. Uma reentrância 1222 na chapeleta 1204 permite que o dente de suporte 1214 se mova de lado a lado, mas não para cima e para baixo. O dente de engatamento 1212 pode ser mover para cima e para baixo, mas não de lado a lado. Quando o dente de suporte 1214 é movido (por exemplo, para a direita, na figura 32) , as barras em ângulo 1215, 1216 empurram o dente de engatamento 1212 para cima e para um encaixe de travamento com uma reentrância 1220 no corpo de BOP 1202. Em algumas concretizações, o dente de suporte 1214 é movido apenas por um atuador. Ainda, em pelo menos uma concretização, o dente de suporte 1214 é movido por atuação manual. Aqueles habilitados na técnica serão capazes de conceber outros métodos de atuação do dente de suporte 1214, sem afastamento do escopo da invenção.

Outra concretização de um mecanismo de engatamento é mostrada nas figuras 33A - 33C. A figura 33A mostra uma vista em alçado da face dianteira de uma portinhola de chapeleta 1306 de uma chapeleta 1304. A portinhola de chapeleta 1306 inclui quatro dentes de agarramento 1312, 1314, 1316, 1318. Embora quatro dentes de agarramento sejam mostrados, 1312, 1314, 1316, 1318, a invenção não está limitada aos quatro. Qualquer número de dentes de agarramento pode ser usado, sem afastamento do escopo da invenção. A figura 33B mostra um close-up de um dente de agarramento 1312. O dente de agarramento 1312 inclui três elementos de engatamento 1332, 1334, 1336 presos circunferencialmente em torno de um eixo 1330. Conforme mostrado na figura 33C, o elemento de engatamento 1332 é preso ao eixo (mostrado em linhas tracejadas em 1330) em uma distância da portinhola de chapeleta 1306. À medida que a chapeleta 1304 é acoplada a um corpo de BOP 1392, os dentes de agarramento (1312, 1314, 1316, 1318, na figura 33A) encaixam com o corpo de BOP 13 02 em fendas (1346, por exemplo, é mostrada na figura 33C), que são moldadas como os dentes de agarramento. Para cada dente de agarramento (1312, por exemplo), uma porção do eixo 1330 e os três elementos de travamento 1332, 1334, 1336 são inseridos no corpo de BOP 1302. O dente de agarramento 1312 é, então, girado de modo que as superfícies afuniladas nos elementos de engatamento (1332, 1334, 1336, na figura 33B) encaixam com as superfícies em ângulo no interior do corpo de BOP. Por exemplo, na figura 33C, o elemento de engatamento 1332 tem uma superfície afunilada 1344, que encaixa com uma superfície em ângulo 1347 no corpo de BOP 1302. Por causa do ângulo da superfície afunilada 1344 e do ângulo da superfície em ângulo 1347, a chapeleta 1304 é puxada para o corpo de BOP 13 02 enquanto os dentes de agarramento são girados. A chapeleta 13 04 e o corpo de BOP 1302 podem ser desacoplados por meio de rotação dos dentes de agarramento 1312, 1314, 1316, 1318 na direção oposta.

As figuras 34A e 34B mostram outro mecanismo de engatamento de acordo com a invenção. Uma chapeleta 1404 inclui protuberâncias em semi-rabo de andorinha 1406, 1407, 1408, cada uma tendo uma superfície afunilada (mostrada em geral em 1414) . 0 corpo de BOP 1402 tem protuberâncias em semi-rabo de andorinha similares 1416, 1417 com superfícies afuniladas opostas (mostradas em geral em 1412. As protuberâncias em semi-rabo de andorinha (1406, 1407, 1408 e 1416, 1417) são espaçadas de modo que as protuberâncias na chapeleta 1406, 1407, 1408 podem ser inseridas no corpo de BOP 1402 e além das protuberâncias no corpo de BOP 1416, 1417, conforme mostrado na figura 34A. Assim fazendo, as protuberâncias no corpo de BOP 1416, 1417 serão estendidas na chapeleta 1404, igualmente.

As superfícies afuniladas 1414 na chapeleta 1404 são opostas âs superfícies afuniladas 1412 no corpo de BOP 1402 de tal maneira que, quando as protuberâncias 1416, 1417 no corpo de BOP 1402 se movem em relação à chapeleta 1404 (por exemplo, para a esquerda, nas figuras 34A e 34B) , elas encaixam bloqueavelmente as protuberâncias de chapeleta 1406, 1407, conforme mostrado na figura 34B. À medida que as superfícies afuniladas 1412, 1414 são comprimidas uma contra a outra, o corpo de BOP 1402 e a chapeleta 1404 são puxados juntos. É notado que a chapeleta 1404 e o corpo de BOP 1402 poderíam proporcionar superfícies móveis, permitindo que outros componentes permaneçam estacionários.

As figuras 35A e 35B mostram outra concretização de um mecanismo de engatamento de acordo com a invenção. Na figura 35A, um elemento de engatamento 1512 é acoplado ao corpo de BOP 1502 por um elemento de suporte 1536. O elemento de engatamento 1512 também é acoplado a um atuador linear 1532 por uma haste 1534. O elemento de engatamento 1512 inclui uma superfície afunilada 1514 oposta a uma superfície afunilada 1524 da chapeleta, quando a chapeleta é posicionada em uma abertura lateral do corpo de BOP (não mostrado) . Para engatar a chapeleta 1504 no corpo de BOP 1502, o elemento de engatamento 1512 é movido para mais perto do corpo de BOP 1502, de modo que a superfície afunilada 1514 no elemento de engatamento 1512 contata a superfície afunilada 1524 na chapeleta 1504, conforme mostrado na figura 35B. O elemento de engatamento 1512 é movido pelo atuador 1532 e desliza ao longo do elemento de suporte 1536. A pressão de contato entre as superfícies afuniladas 1514, 1524 puxa a chapeleta 1504 para mais perto do corpo de BOP 1502. A invenção não está limitada a um atuador linear. Por exemplo, em algumas concretizações, o elemento de engatamento 1512 é movido por atuação manual. Aqueles tendo habilidade comum na técnica serão capazes de conceber outros métodos de ativação que não se afastem do escopo da invenção.

As figuras 36A - 36C mostram outra concretização de um mecanismo de engatamento de acordo com a invenção. A figura 3 6A mostra uma vista lateral de uma chapeleta 1604 e um corpo de BOP 1602, que são acoplados um ao outro. A chapeleta 1604 inclui uma pluralidade de extensões de engatamento (por exemplo, extensão de engatamento 1612 na figura 3 6A) que se estendem ao longo do lado do corpo de BOP 1602. O corpo de BOP 1602 dentes de engatamento (por exemplo, dente de engatamento de BOP 1622), que se estendem para longe do corpo de BOP 1602. Os dentes de engatamento de BOP (por exemplo, o dente de engatamento de BOP 1622) são escalonados com as extensões de engatamento de chapeleta (por exemplo, 1612) , de modo que eles passam um pelo outro quando a chapeleta 1604 e o corpo de BOP 1602 são acoplados. Uma barra de engatamento 1632, então, passará entre os dentes (por exemplo, dente de chapeleta 1612 e dente de BOP 1622) para travar a chapeleta 1602 no lugar. A figura 3 6B mostra uma vista de topo da barra de engatamento 1632 posicionada entre o dente de engatamento de chapeleta 1612 e o dente de engatamento de BOP 1622.

Quaisquer forças que tendam a separar a chapeleta 1604 e o corpo de BOP 1602 serão absorvidas no cisalhamento pela barra de engatamento 1632. A figura 3 6C mostra uma vista de topo de uma concretização de um mecanismo de engatamento. Uma barra de engatamento 1632 é acoplada articuladamente ao corpo de BOP

por um elemento oscilante 1633 e uma dobradiça 1634. A barra de engatamento 1632 pode ser articulada para uma posição entre os dentes de engatamento de chapeleta (por exemplo, dente de engatamento 1612) e os dentes de engatamento de BOP (por exemplo, dente de engatamento 1622). Nessa posição, a barra de engatamento pode resistir a qualquer força que tendería a desacoplar a chapeleta 1604 e o corpo de BOP 1602.

As figuras 37A e 37B mostram outra concretização de um elemento de engatamento de acordo com a invenção. A figura 37A mostra um elemento de articulação 1714 em uma posição desengatado. 0 elemento de articulação é conectado ao corpo de BOP 1702 por uma dobradiça 1715, de modo que o elemento de articulação 1714 pode se articular. Um atuador linear 1716 é acoplado ao elemento de articulação 1714 por um elemento de atuação 1717. A chapeleta 1704 inclui um dente de engatamento 1713, em torno do qual o elemento de articulação 1714 pode engatar. A figura 37B mostra o elemento de articulação 1714 engatado em torno do dente de engatamento 1712 para resistir às forças que tendem a separar o corpo de BOP 1702 e a chapeleta 1704. A superfície de engatamento pode ser afunilada para facilitar o processo de engatamento. Em algumas concretizações, a superfície de engatamento 1732 forma um afunilamento de travamento.

Em algumas concretizações, tais como aquela mostrada na figura 37A, o corpo de BOP 1702 inclui um batente mecânico. Um parafuso 1722 é mantido no lugar por um batente 1724. A posição do parafuso 1722 pode ser ajustada de modo que o elemento de articulação 1714 pode ser desengatado quando desejado. Quando engatado, o parafuso 1722 pode ser posicionado de modo que o elemento de articulação 1714 não pode se mover para fora de contato de engatamento com o dente de engatamento 1712 na chapeleta 1704 .

Outros dispositivos de atuação podem ser usados sem afastamento do escopo da invenção. Por exemplo, o elemento de articulação 1714 pode ser articulado por ativação manual. 0 método de atuação não é destinado a limitar a invenção.

Vantajosamente, uma ou mais concretizações da invenção permitem que uma chapeleta seja fixamente acoplada a um corpo de BOP por um mecanismo de engatamento que pode ser desengatado em um período de tempo relativamente curto.

Isso permite fácil inspeção e substituição dos blocos de aríete, vedações e outras partes componentes de um BOP.

Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de concretizações, aqueles habilitados na técnica, tendo o benefício desta exposição, apreciarão que outras concretizações podem ser concebidas, as quais não se afastam do escopo da invenção como aqui divulgada.

Conseqüentemente, o escopo da invenção estará limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Mecanismo de engate de chapeleta para um equipamento preventivo de explosão (10) compreendendo: uma superfície interna (58) disposta no equipamento preventivo de explosão (10); um dente de engatamento (712, 714, 732, 742) disposto na chapeleta (14); e um atuador de trava (38) operativamente acoplado ao dente de engatamento (712, 714, 732, 742), em que o atuador de trava (38) está adaptado para mover o dente de engatamento (712, 714, 732, 742, 1012) de modo que o dente de engatamento fique em encaixe de travamento com a superfície (58) do equipamento preventivo de explosão (10); caracterizado pelo fato de que: a superfície interna (58) tem uma superfície em ângulo (706, 1347); e o dente de engatamento (712, 714, 732, 742) tem uma superfície afunilada (1344, 1414, 1412, 1514, 1524) de modo que o dente de engatamento fique em encaixe de travamento com a superfície em ângulo (706, 1347) do equipamento preventivo de explosão (10).

2. Mecanismo de engate de chapeleta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dente de engatamento (712, 714, 732, 742) compreender uma reentrância (738) em forma de rabo de andorinha correspondente e pelo fato de o atuador de trava (38) ser acoplado ao dente de engatamento (712, 714, 732, 742) por um eixo (716, 736, 746, 1330) tendo uma protuberância (739) em geral em forma de rabo de andorinha que é acoplada à reentrância (738) em geral em forma de rabo de andorinha no dente de engatamento (712, 714, 732, 742).