BRPI0901730A2

BRPI0901730A2 - elemento de acoplamento hidráulico com vedação de sonda energizada por pressão bidirecional

Info

Publication number: BRPI0901730A2
Application number: BRPI0901730-5A
Authority: BR
Inventors: Robert E Smith Iii
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2011-02-01
Also published as: DE102009021696B4; GB2468931B; GB0909160D0; BRPI0901730B1; NO343270B1; US20100244431A1; DE102009021696A1; NO20092057L; US8087700B2; GB2468931A

Abstract

ELEMENTO DE ACOPLAMENTO HIDRáULICO COM VEDAçãO DE SONDA ENERGIZADA POR PRESSãO BIDIRECIONAL. Um elemento de acoplamento hidráulico fêmea composto por uma vedação de sonda bidirecional e energizada por pressão, para criar uma vedação entre o corpo do elemento de acoplamento fêmea e a seção de sonda cilíndrica de um elemento de acoplamento macho assentado na câmara receptora do elemento fêmea. Em uma versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma primeira seção curvada que é orientada em direção à extremidade externa da câmara receptora, em que ela é instalada, e uma segunda seção curvada que está orientada em direção à extremidade interna da câmara receptora. As duas seções curvadas são unidas por uma contra-seção substancialmente angulada. Quando a pressão de fluido dentro do membro de acoplamento está acima da pressão de fluido ambiente, a primeira seção curvada é energizada por pressão a fim de aumentar sua eficácia de vedação. Quando a pressão externa (por exemplo, cabeça hidrostática) excede a pressão de fluido dentro do membro de acoplamento, a segunda seção curvada é energizada por pressão a fim de aumentar sua eficácia de vedação. Em outra versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma contra-seção curvada que une a primeira seção curvada e a segunda seção curvada. Quando a contra-seção curvada se move radialmente para fora contra uma parede circunferencial sob a influência de uma pressão de fluido dentro da vedação, ela realiza uma leve rotação das primeira e segunda seções curvadas, aumentando, assim, sua eficácia de vedação.

Description

"ELEMENTO DE ACOPLAMENTO HIDRÁULICO COM VEDAÇÃO DE SONDAENERGIZADA POR PRESSÃO BIDIRECIONAL"

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

1.Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a elementos de acoplamento hidráulico. Mais particular-mente, ela refere-se a elementos de acoplamento submarino fêmea com vedações de sondaenergizadas por pressão.

2. Descrição da Arte Relacionada, incluindo informações divulgadas em 37 CFR§1.97 e 51.98.

Um acoplamento hidráulico geralmente-ré composto por dois elementos - um ele-mento macho contendo uma seção de sonda, e um elemento fêmea contendo uma câmarareceptora. Quando o acoplamento hidráulico é enrascado, a seção de sonda do elementomacho engata as vedações dentro da câmara receptora do elemento macho e cria uma co-nexão estanque a fluido.

Uma variedade de elementos de acoplamento hidráulico submarino tendo vedaçõesde sonda energizadas por pressão é conhecida na arte.

A Patente U.S. 4.694.859 descreve um acoplamento hidráulico submarino e umavedação metálica para uso, principalmente, em aplicações hidráulicas submarinas. O ele-mento fêmea do acoplamento possui uma configuração de construção de três peças. A par-te principal do corpo aceita um retentor cilíndrico que é mantido cativo dentro do corpo pormeio de uma argola de grampo ou anel elástico. A vedação metálica possui geralmente umaforma em anel e é posicionada dentro do corpo e mantida cativa pelo retentor e argola. Oelemento macho, ou sonda, do acoplamento se encaixa dentro do retentor e do corpo, e seprojeta através do anel da vedação metálica. A vedação engata a circunferência da sonda e,quando o acoplamento é pressurizado, a vedação é impulsionada contra a circunferência dasonda e contra a parede interna do corpo, criando uma vedação de fluido dentro do acopla-mento. A vedação metálica não se deforma irrevogavelmente quando em uso e pode serusada repetidamente.

A Patente U.S. 4.817.668 descreve uma vedação intermetálica integral para um co-nector hidráulico submarino, tendo uma face orientadora oca que se estende a partir do cor-po do elemento macho, tendo a face orientadora oca uma base externa flexível que se fechaem direção à parede do furo do elemento fêmea. A base externa é inclinada em direção àparede do furo do elemento fêmea, e é responsável ainda pela pressão hidráulica que semove contra a parede do furo do elemento fêmea.

A Patente U.S. 5.029.613 descreve um acoplamento hidráulico contendo um ele-mento de vedação com uma superfície de vedação metálica flexível anular para criar umavedação com um elemento macho ou sonda. A superfície de vedação metálica faz parte doelemento de vedação e se estende para dentro do furo do elemento fêmea. A superfície devedação metálica é impulsionada radialmente para dentro contra o elemento macho em res-posta a uma pressão de fluido interna no acoplamento.

A Patente U.S. 5.099.882 e 5.203.374 descrevem um acoplamento hidráulico equi-librado por pressão para uso em operações de perfuração e produção submarina. O aco-plamento possui passagens radiais que se comunicam com os elementos macho e fêmeade tal forma que a pressão de fluido substancial não é exercida sobre cada um dos elemen-tos durante um acoplamento ou desacoplamento ou durante um estado acoplado. As válvu-las de contrapressão em ambos os elementos macho e fêmea são abertas quando a sondado elemento macho é totalmente inserida na câmara receptora do elemento fêmea. Atuado-res de válvula mutuamente opostos fazem contato entre si para efetuar a abertura simultâ-nea de cada válvula de contrapressão, e permitir o escoamento de fluido através de um ori-fício de passagem e, a seguir, radialmente através das passagens de fluido correspondentespresentes nos elementos macho e fêmea.

As passagens radiais dos elementos macho efêmea se emparelham em suas superfícies longitudinais, de maneira que a pressão de fluidoentre os elementos macho e fêmea fique em uma direção substancialmente radial e que nãoseja exercida na face de um ou outro elemento. Um primeiro par de vedações é posicionadoem cada lado da passagem radial para criar uma vedação entre a câmara receptora e o re-tentor. Um segundo par de vedações é posicionado em cada lado da passagem radial paracriar uma vedação entre o retentor de vedação e o elemento macho. As vedações são ve-dações metálicas energizados por pressão.

A Patente U.S. 5.339.861 descreve um acoplamento hidráulico submarino com umavedação metálica oca em forma de anel que cria uma vedação entre os elementos macho efêmea. A vedação metálica oca em forma de anel é mantida cativa entre um ombro interno eum retentor de vedação inserível no furo interno do elemento fêmea. O retentor de vedaçãopode ser deslizável para comprimir axialmente a vedação metálica oca em forma de anel. Avedação metálica em forma de anel também pode ser energizada por pressão de modo aexpandir a cavidade do selo em resposta à pressão de fluido no acoplamento.

A Patente U.S. 5.355.909 apresenta um acoplamento hidráulico submarino conten-do um par de vedações metálicas ocas que são energizadas por pressão para criar umavedação entre os elementos macho e fêmea do acoplamento. Uma das vedações metálicasocas é configurada para se expandir radialmente enquanto a segunda vedação metálica ocaé compressível ao longo do eixo longitudinal do acoplamento. Estas vedações oferecemuma disposição de vedação estanque a fluido imediatamente após a pressurização do aco-plamento, sem a necessidade de dispositivos de pré-carga externos.

A Patente U.S. 5.762.106 apresenta um acoplamento e vedação metálica para uso,principalmente, em aplicações hidráulicas submarinas. O elemento fêmea do acoplamentopossui uma configuração de construção de três peças. A parte principal do corpo aceita umretentor cilíndrico, que é mantido cativo dentro do corpo por meio de uma argola de grampoou anel elástico. A vedação metálica possui geralmente uma forma em anel e que é posicio-nada dentro do corpo e mantida cativa pelo retentor e argola. O elemento macho, ou sonda,do acoplamento se encaixa dentro do retentor e do corpo, e se projeta através do anel davedação metálica.

A vedação engata a circunferência da sonda e, quando o acoplamento épressurizado, o selo é impulsionado contra a circunferência da sonda e contra a parede inte-rior do corpo, realizando uma vedação dentro do acoplamento. A vedação metálica não sedeforma irrevogavelmente quando em uso e pode ser usado repetidamente.

A Patente U.S. 5.979.499 apresenta um acoplamento hidráulico submarino tendouma vedação metálica em forma de anel que é mantida no local através do corpo do ele-mento fêmea e de um retentor de vedação em forma de camisa. A vedação metálica anularinclui uma seção de extremo ou perna que fica presa no lugar entre o corpo do elementofêmea e o retentor de vedação. Uma parte oca da vedação se estende radialmente e paradentro a partir da parte de extremo da vedação e é expansível para formar um selo estan-que a fluido contra o corpo do elemento macho. A parte oca da vedação metálica é prefe-rencialmente cilíndrica em corte transversal e é suficientemente flexível em resposta a pres-são de fluido para formar um selo estanque a fluido entre o elemento fêmea, o elementomacho e o retentor de vedação.

A Patente U.S. 7.063.328 apresenta um elemento de acoplamento hidráulico sub-marino com um retentor de vedação que retém e prende uma pluralidade de vedações anu-lares que podem ser removidas do elemento de acoplamento junto com o retentor de veda-ção. Pelo menos uma das vedações é uma vedação metálica oca energizada por pressão.O retentor de vedação possui um invólucro que engata o elemento de acoplamento e umsuporte de vedação que prende as vedações anulares.

A Patente U.S. 7.303.194 descreve um retentor de vedação aperfeiçoado para umelemento de acoplamento hidráulico submarino que utiliza vedações metálicas energizadaspor pressão para manter a integridade do fluido. Uma ou mais vedações metálicas projeta-das para utilizarem um encaixe por pressão ou interferência são utilizadas de uma formaque o fluido pressurizado que tenta escapar da vedação na verdade ajuda a energizar epressurizar a vedação e garantir uma melhor vedação.

A Patente U.S. 6.962.347 descreve uma vedação em forma de anel metálica auxili-ar que fica retida ao redor do diâmetro externo de um retentor de vedação de um elementode acoplamento hidráulico submarino para vedar uma via de vazamento em torno do reten-tor de vedação. A vedação metálica em forma de anel pode ser assentada sobre um ombrono retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar é efetiva para aplicações em condiçõesde alta temperatura e alta pressão.SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um elemento de acoplamento hidráulico fêmea que possui uma vedação de sondabidirecional e energizada por pressão para criar uma vedação entre o corpo do elemento deacoplamento fêmea e a superfície cilíndrica da seção de sonda de um elemento de acopla-mento macho assentado na câmara receptora do elemento fêmea.

Em uma primeira versão, a vedação energizada por pressão é composta por umaprimeira seção curvada que está orientada em direção à extremidade externa da câmarareceptora, e uma segunda seção curvada orientada em direção à extremidade interna dacâmara receptora. As duas seções curvadas são unidas por uma seção substancialmenteangulada.

Quando a pressão do fluido hidráulico dentro do elemento de acoplamento está a-cima da pressão de fluido ambiente, a primeira seção curvada é energizada por pressão, demodo a aumentar sua eficácia de vedação. Quando a pressão externa (por exemplo, a ca-beça hidrostática) ultrapassa a pressão do fluido hidráulico dentro do elemento de acopla-mento, a segunda seção curvada é energizada por pressão de forma a aumentar sua eficá-cia de vedação.

Em uma segunda versão, a vedação energizada por pressão é composta por umacontra-seção curvada que une a primeira seção curvada e a segunda seção curvada. Quan-do a pressão de fluido dentro da cavidade da vedação impulsiona a contra-seção curvadaradialmente para fora contra uma parede circunferencial, isto ocasiona uma leve rotação dasprimeira e segunda seções curvadas, aumentando, deste modo, sua eficácia de vedação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DO(S) DESENHO(S)

A Figura 1 ilustra uma vista em corte de uma porção de um elemento de acopla-mento fêmea tendo uma vedação de sonda energizada por pressão de acordo com o estadoda técnica.

A Figura 2A é uma vista secionada transversalmente de um elemento de acopla-mento equipado com um retentor de vedação e uma vedação energizada por pressão deacordo com uma primeira versão.

A Figura 2B ilustra uma ampliação da porção da Figura 2A apresentada em corte.

A Figura 3A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um ele-mento de acoplamento equipado com um cartucho de vedação e uma vedação energizadapor pressão de acordo com uma primeira versão.

A Figura 3B ilustra uma ampliação da porção da Figura 3A apresentada em corte.

A Figura 4A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um ele-mento de acoplamento equipado com um retentor de vedação e uma vedação energizadapor pressão de acordo com uma segunda versão.

A Figura 4B ilustra uma ampliação da porção da Figura 4A apresentada em corte.A Figura 5A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um ele-mento de acoplamento equipado com um cartucho de vedação e uma vedação energizadapor pressão de acordo com uma segunda versão.

A Figura 5B ilustra uma ampliação da porção da Figura 5A apresentada em corte.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A extremidade da câmara receptora de um elemento de acoplamento hidráulico fê-mea, de acordo com o estado da técnica, é apresentada na Figura 1. O retentor de vedação60 retém a vedação metálica principal 70 e a vedação metálica auxiliar 80 na câmara recep-tora 91 de um elemento de acoplamento fêmea 90. Neste acoplamento, a vedação metálicaprincipal é uma vedação metálica oca energizada por pressão, com um corte em forma de Cque é retido sobre ombro interno da câmara receptora. A vedação metálica principal podeser levemente comprimida axialmente pelo retentor de vedação para pré-carregar a veda-ção, e é energizada por pressão por meio de um fluido hidráulico na cavidade da vedaçãopara impulsionar o diâmetro interno radialmente para dentro e mais além do que o diâmetrointerno da parede da câmara receptora 74 a fim de criar uma vedação com o elemento deacoplamento macho, e o diâmetro externo radialmente para fora, a fim de criar uma vedaçãocontra o elemento de acoplamento fêmea.

Uma vedação metálica auxiliar, tais como um anel "oring" é assentado sobre o om-bro 79 do retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar pode ser encaixada por com-pressão contra o retentor de vedação, de modo que ele possa ser removido da câmara re-ceptora junto com o retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar pode ser levementecomprimida quando o retentor de vedação está totalmente inserido na câmara receptorapara se aproximar ou encontrar o ombro 73. A compressão impulsiona o diâmetro internoradialmente para dentro contra o retentor de vedação, e o diâmetro extérno radialmente parafora contra a câmara receptora do elemento de acoplamento fêmea. A vedação metálicaauxiliar pode ter um ou mais furos nela que permita que o fluido hidráulico penetre na veda-ção e energize por pressão a vedação.

O retentor de vedação inclui um invólucro 61 e um suporte de vedação 75. O invó-lucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 66 que pode serrosqueado a fim de se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucro possuiuma primeira extremidade 68, uma segunda extremidade 64, um primeiro diâmetro internomaior 63, um segundo diâmetro interno menor 62 e um ombro interno 76 existente entre oprimeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro negativo ou emângulo reverso 84 que se estende radialmente para dentro do ombro interno 76. Os furos 65se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de boca ou outra ferra-menta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desengatá-lo do e-Iemento fêmea.O suporte de vedação geralmente é uma camisa em forma de anel, parte da qualse engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro. O suporte de vedação pos-sui uma primeira extremidade 77 que se encaixa no invólucro, uma segunda extremidade78, um primeiro diâmetro externo maior 99, um segundo diâmetro externo menor 69, umprimeiro diâmetro interno maior 86 e um segundo diâmetro interno menor 67. O suporte devedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 83 entre o primeiro diâmetrointerno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedação também pode in-cluir um ombro externo 87 entre o primeiro diâmetro externo maior e o segundo diâmetroexterno menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâ-metro interno maior 63 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entre osegundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro,ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte devedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 77 encontra o nívelinterno 76 do invólucro, e a segunda extremidade 64 do invólucro encontra o ombro externo87 do suporte de vedação.

No estado da técnica, o acoplamento apresentado na Figura 1, a vedação 72 é umanel "oring" elastomérico em uma ranhura existente no ombro 73 da câmara receptora. Adi-cionalmente, o retentor de vedação prende a vedação elastomérica 81 entre os ombros an-gulados reversos 83 e 84 o que impede a vedação de implodir dentro do furo central. A ve-dação 81 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e possui um entre-encaixetipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos.

O diâmetro interno da vedação81 possui projeções 85, 88 que se estendem mais além para dentro do furo central do queos diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de vedação, a fim de se encaixarradialmente com o elemento macho quando a seção de sonda do elemento macho está den-tro da câmara receptora. Os anéis "oring" 82, 89 são posicionados ao redor do diâmetro ex-terno da vedação 81.

Será observado pelos técnicos na arte que a vedação metálica principal em formade C 70 do acoplamento 60 é configurada para ser energizada por pressão pela pressãohidráulica interna presente dentro do acoplamento 60 - ou seja, para que a vedação 70 sejaenergizada por pressão, a pressão de fluido na parede da câmara receptora 74 dever sermaior do que a pressão de fluido no ombro 73. Entretanto, como a exploração e produçãode petróleo offshore se encaminha em direção a águas cada vez mais profundas, a pressãoexterna pode exceder a pressão interna em um acoplamento hidráulico submarino. Os aco-plamentos hidráulicos também são usados dentro dos poços de petróleo e gás (tais como ossuspensores de tubo de produção) quando eles estão expostos à pressão dos fluidos dopoço. Estas pressões podem exceder a pressão de serviço do fluido hidráulico dentro doacoplamento. Nestas condições, a vedação 70 do acoplamento 70 não seria energizada porpressão e sua capacidade de vedar seria reduzida. O que é preciso é um elemento de aco-plamento que tenha vedações energizadas por pressão e que reajam positivamente tantoaos diferenciais de pressão negativa e positiva. A presente invenção soluciona este problema.

A invenção pode ser mais bem compreendida levando em consideração certas ver-sões ilustrativas apresentadas nas figuras descritas.

Referindo-se à Figura 2A o elemento de acoplamento hidráulico fêmea 200 é com-posto geralmente por um corpo cilíndrico 210 com uma primeira extremidade 211 e umasegunda extremidade oposta 212. O flange 220 e o anel de retenção 221 podem ser provi-dos próximo da extremidade 212 para facilitar a montagem do acoplamento 200 em umaplaca de montagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 214 na extremi-dade 212 para possibilitar que o acoplamento 200 seja conectado a uma linha de fluido hi-dráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o conector 214 pode ser rosquea-do internamente e ser provida uma chave plana 222 sobre o corpo 210 para facilitar a reten-ção e a remoção do acoplamento 200 de um conector rosqueado correspondente (não ilus-trado).

Um corpo de acoplamento 210 possui um furo central axial que forma a câmara re-ceptora 216 próxima da primeira extremidade 211 e que provê uma via de fluido provenienteda câmara receptora 216 até o conector 214. A válvula de haste e prato 218 pode ser provi-da para bloquear o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape doelemento de acoplamento 200 quando ele é desengatado de um elemento de acoplamentomacho correspondente. A válvula de haste e prato 218 pode ter um atuador de válvula 219,que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula corres-pondente no elemento de acoplamento macho, de tal modo que quando a seção de sondado elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 216, oatuador 219 move a válvula de haste e prato de mola 218 para sua posição aberta, permi-tindo, assim, o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se à Figura 2B, o furo axial central do elemento de acoplamento 200 quese encontra próximo da primeira extremidade 211 é composto por uma primeira seção con-tendo o primeiro diâmetro interno 232. Adjacente a esta primeira seção se encontra a se-gunda seção contendo um segundo diâmetro interno 234 que é menor do que o primeirodiâmetro interno 232. Adjacente a segunda seção se encontra uma terceira seção contendoo terceiro diâmetro interno 236 que é menor do que o segundo diâmetro interno 234. O pri-meiro ombro 235 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro237 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O retentor de vedação 224 é configurado para encontrar o primeiro ombro 235, eele fica retido dentro do corpo 210 por uma porca de retenção rosqueada externamente 226.A porção 233 do furo axial central pode ser rosqueada internamente para engatar a porca deretenção 226. Pode ser provido um furo rosqueado internamente 225 para parafuso de fixa-ção (não ilustrado) que pode ser usado para prender a porca de retenção 226 no lugar. Osfuros de chave de ajuste 227 podem ser providos na extremidade externa da porca de re-tenção 226" de modo a permitir o engate de uma ferramenta para retenção e remoção daporca de retenção 226. A extremidade (interna) oposta da porca de retenção 226 pode terum ombro angulado 244 e a extremidade exterior do retentor de vedação pode ter um ombroangulado 242. Estes dois ombros angulados engatam os ombros correspondentes na veda-ção opcional 228 para prover um entre-encaixe tipo rabo de andorinha da vedação 228 den-tro do elemento de acoplamento 200. Em determinadas versões, a vedação opcional 228 éuma vedação elastomérica e o inter-encaixe tipo rabo de andorinha impede a implosão davedação 228 direcionada para dentro da câmara receptora 216 quando a seção de sonda deum elemento de acoplamento fêmea correspondente é retirada. A vedação 228 pode serprovida com uma arresta de vedação 246 para se encaixar na seção de sonda de um ele-mento macho e com o anel "oring" 229 em um sulco presente em sua circunferência externaque se fecha para vedar o retentor de vedação 224.

A extremidade interna de um retentor de vedação 224 - ou seja, a extremidade queencontra o ombro 235 - pode ter uma ranhura anular 238 para retenção da vedação comanel "oring" 240. A vedação com anel "oring" 240 cria uma vedação entre o retentor de ve-dação 224 e o corpo 210 do elemento de acoplamento 200.

A vedação energizada por pressão 230 possui geralmente um formato de C em se-ção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão doestado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 210 de modo que aabertura em "C" fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 216.

A vedação energizada por pressão 230 é dimensionada e configurada para ficar re-tida no ombro 237 do corpo 210 pela extremidade interna do retentor de vedação 224. Avedação 230 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação230 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 216 a fim de prover um leveajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elementode acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 216.

A vedação energizada por pressão 230 é composta pela primeira seção curvada254 e a segunda seção curvada 256 que estão conectadas pela contra-seção 252 para defi-nir a cavidade interna 231. A segunda seção curvada 256 pode ser uma imagem de espelhoda primeira seção curvada 254.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento deacoplamento fêmea 200 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspon-dente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 200 é dividida pela vedação energi-zada por pressão 230 dentro da seção 216 que se encontra externa à vedação 230 e a se-ção 216' que é interna à vedação 230. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser acabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e apressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 216' pode ser maior oumenor do que a pressão na seção 216.

Se a pressão dentro da seção 216' excede aquela dentro da seção 216, a primeiraseção 254 da vedação 230 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade231 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modooposto, se a pressão dentro da seção 216 for maior do que aquela dentro da seção 216', aágua do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 228, 229 e/ou a veda-ção 240 e, com isto, penetrar na cavidade 231, energizará por pressão a seção 256 da ve-dação 230 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de aco-plamento macho.

A vedação energizada por pressão 230 pode ser feita de qualquer material adequa-do. Em uma versão preferida particular, a vedação 230 é uma vedação metálica. Em outrasversões, a vedação 230 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico indus-trial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE;Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 230. Em determinadasversões, a vedação 230 pode ser laminada ou de outro modo galvanizada com material an-ticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 230 no ambiente submarino. Em uma ver-são preferida particular, a vedação 230 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouroé resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sobpressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígidaoposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 3A ilustra uma versão composta por um cartucho de vedação. Um elemen-to de acoplamento hidráulico fêmea 300 composto por um corpo cilíndrico 310 contendouma primeira extremidade 311 e uma segunda extremidade oposta 312. O flange 320 e oanel retentor 321 podem ser providos próximos à extremidade 312 para facilitar a montagemdo acoplamento 300 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um co-nector interno 314 na extremidade 312 para possibilitar que o acoplamento 300 seja conec-tado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o co-nector 314 pode ser rosqueado internamente e ser provida uma chave plana 322 sobre ocorpo 310 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 300 de um conector ros-queado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 310 com um furo axial central que forma a câmara re-ceptora 316 próxima da primeira extremidade 311 e que provê uma via de fluido da câmarareceptora 316 para o conector 314. Uma válvula de haste e prato opcional 318 pode serprovida para obturar o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escapedo elemento de acoplamento 300 quando ele está desengatado de um elemento de acopla-mento macho correspondente. A válvula de haste e prato 318 pode ter um atuador de válvu-Ia 319 que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula cor-respondente no elemento de acoplamento macho, de tal forma que quando a seção de son-da do elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 316, oatuador 319 move a válvula de haste e prato de mola 318 para sua posição aberta e, comisto, permitindo o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se agora à Figura 3B, o furo axial central do elemento de acoplamento300 próximo da primeira extremidade 311 é composto por uma primeira seção tendo umprimeiro diâmetro interno 332. Adjacente a esta primeira seção se encontra uma segundaseção com um segundo diâmetro interno 334 que é menor do que o primeiro diâmetro inter-no 332. Adjacente a segunda seção se encontra uma segunda seção com um terceiro diâ-metro interno 336 que é menor do que o segundo diâmetro interno 334. O primeiro ombro335 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 337 se encon-tra entre a segunda seção e a terceira seção.

O cartucho de vedação 360 inclui um invólucro 361 e um suporte de vedação 375.O invólucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 366 quepode ser rosqueado para se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucropossui uma primeira extremidade 368, uma segunda extremidade 364, um primeiro diâmetrointerno maior 363, um segundo diâmetro interno menor 362 e um ombro interno 376 existen-te entre o primeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro nega-tivo ou em ângulo reverso 384 que se estende radialmente para dentro do ombro interno376. Os furos 365 se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de bocaou outra ferramenta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desen-gatá-lo do elemento fêmea.

O suporte de vedação geralmente é uma camisa em forma de anel, parte do qualse engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro 361. O suporte de vedaçãopossui uma primeira extremidade 377 que se encaixa no invólucro, uma segunda extremi-dade 378, um primeiro diâmetro externo maior 399, um segundo diâmetro externo menor369, um primeiro diâmetro interno maior 386 e um segundo diâmetro interno menor 367. Osuporte de vedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 383 entre o primeirodiâmetro interno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedação tambémpode incluir um ombro externo 387 entre o primeiro diâmetro externo maior e o segundodiâmetro externo menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâ-metro interno maior 363 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entreo segundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro,ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte devedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 377 encontra o nívelinterno 376 do invólucro, e a segunda extremidade 364 do invólucro encontra o ombro ex-terno 387 do suporte de vedação.

No elemento de acoplamento fêmea apresentado nas Figuras 3A e 3B, a vedação372 é um anel "oring" elastomérico em uma ranhura em uma extremidade 378 do suporte devedação 375. Adicionalmente, o retentor de vedação prende a cápsula elastomérica 381entre os ombros angulados reversos 383 e 384 o que impede a vedação de implodir dentrodo furo central. A vedação 381 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e pos-sui um entre-encaixe tipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos. O diâme-tro interno da vedação 381 possui projeções 385, 388 que se estendem mais além para den-tro do furo central do que os diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de ve-dação, a fim de se encaixar radialmente com o elemento macho quando a seção de sondado elemento macho está dentro da câmara receptora. Os anéis "oring" 382, 389 estão posi-cionados ao redor do diâmetro externo da vedação 381.

A vedação energizada por pressão 330 possui geralmente um formato de C em se-ção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão doestado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 310 de modo que aabertura em "C" fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 316.

A vedação energizada por pressão 330 é dimensionada e configurada para ficar re-tida no ombro 337 do corpo 310 pela extremidade interna do retentor de vedação 324. Avedação 330 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação330 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 316 a fim de prover um leveajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elementode acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 316.

A vedação energizada por pressão 330 é composta pela primeira seção curvada354 e a segunda seção curvada 356 que estão conectadas pela contra-seção 352 para defi-nir a cavidade interna 331. A segunda seção curvada 356 pode ser uma imagem de espelhoda primeira seção curvada 354.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento deacoplamento fêmea 300 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspon-dente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 300 é dividida pela vedação energi-zada por pressão 330 dentro da seção 316 que se encontra externa à vedação 330 e a se-ção 316' que é interna à vedação 330. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser acabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e apressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 316' pode ser maior oumenor do que a pressão na seção 316.

Se a pressão dentro da seção 316' excede aquela dentro da seção 316, a primeiraseção 354 da vedação 330 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade331 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modooposto, se a pressão dentro da seção 316 for maior do que aquela dentro da seção 316', aágua do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 328, 329 e/ou a veda-ção 340 e, com isto, penetrar na cavidade 331, energizará por pressão a seção 356 da ve-dação 330 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de aco-plamento macho.

A vedação energizada por pressão 330 pode ser feita de qualquer material adequa-do. Em uma versão preferida particular, a vedação 330 é uma vedação metálica. Em outrasversões, a vedação 330 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico indus-trial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE;Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 330. Em determinadasversões, a vedação 330 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material an-ticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 330 no ambiente submarino. Em uma ver-são preferida particular, a vedação 330 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouroé resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sobpressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígidaoposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 4 e 5 ilustram elementos de acoplamento compostos por uma vedação bi-direcional energizada por pressão de acordo com uma segunda versão da invenção. Refe-rindo-se à Figura 4A, um elemento de acoplamento hidráulico fêmea 400 composto geral-mente por um corpo cilíndrico 410 com uma primeira extremidade 411 e uma segunda ex-tremidade oposta 412. O flange 420 e o anel de retenção 421 podem ser providos próximoda extremidade 412 para facilitar a montagem do acoplamento 400 em uma placa de mon-tagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 414 na extremidade 412 parapossibilitar que o acoplamento 400 seja conectado a uma linha de fluido hidráulico, acessó-rio ou semelhante. Em algumas versões, o conector 414 pode ser rosqueado internamente eser provida uma chave plana 422 sobre o corpo 210 para facilitar a retenção e a remoção doacoplamento 400 de um conector rosqueado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 410 possui um furo central axial que forma a câmara re-ceptora 416 próxima da primeira extremidade 411 e que provê uma via de fluido provenienteda câmara receptora 416 até o conector 414. A válvula de haste e prato 418 pode ser provi-da para bloquear o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape doelemento de acoplamento 400 quando ele é desengatado de um elemento de acoplamentomacho correspondente. A válvula de haste e prato 418 pode ter um atuador de válvula 419que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula corres-pondente no elemento de acoplamento macho de tal modo que quando a seção de sondado elemento de acoplamento macho está totalmente inserido na câmara receptora 416, oatuador 419 move a válvula de haste e prato de mola 418 para sua posição aberta e permi-tindo, assim, o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se à Figura 4B, o furo axial central do elemento de acoplamento 400 quese encontra próximo da primeira extremidade 411 é composto por uma primeira seção con-tendo o primeiro diâmetro interno 432. Adjacente a esta primeira seção se encontra a se-gunda seção contendo um segundo diâmetro interno 434 que é menor do que o primeirodiâmetro interno 432. Adjacente a segunda seção se encontra uma terceira seção contendoo terceiro diâmetro interno 436 que é menor do que o segundo diâmetro interno 434. O pri-meiro ombro 435 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro437 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O retentor de vedação 424 é configurado para encontrar o primeiro ombro 435 e fi-ca retido dentro do corpo 410 por uma porca de retenção rosqueada externamente 426. Umfuro rosqueado internamente 425 pode ser provido para um parafuso de fixação (não mos-trado) que pode ser usado para prender a porca de retenção 426 no lugar. A porção 433 dofuro axial central pode ser rosqueado internamente para engatar a porca de retenção 426.

Os furos de chave de ajuste 427 podem ser providos na extremidade externa da porca deretenção 426 para permitir o engate de uma ferramenta para retenção e remoção da porcade retenção 426. A extremidade (interna) oposta da porca de retenção 426 pode ter um om-bro angulado 444 e a extremidade exterior do retentor de vedação pode ter um ombro angu-lado 442. Estes dois ombros angulados engatam os ombros correspondentes na vedaçãoopcional 428 para prover um entre-encaixe tipo rabo de andorinha da vedação 428 dentrodo elemento de acoplamento 400. Em determinadas versões, a vedação opcional 428 é umavedação elastomérica e o inter-encaixe tipo rabo de andorinha impede a implosão da veda-ção 428 direcionada para dentro da câmara receptora 416 quando a seção de sonda de umelemento de acoplamento fêmea correspondente é retirada. A vedação 428 pode ser provi-da com uma arresta de vedação 446 para se encaixar na seção de sonda de um elementomacho e com o anel "oring" 429 em um sulco presente em sua circunferência externa que sefecha para vedar o retentor de vedação 424.

A extremidade interna de um retentor de vedação 424 - ou seja, a extremidade queencontra o ombro 435 - pode ter uma ranhura anular 438 para retenção da vedação comanel "oring" 440. A vedação com anel "oring" 440 se fecha entre o retentor de vedação 424 eo corpo 410 do elemento de acoplamento 400.

A vedação energizada por pressão 470 possui geralmente um formato de E em se-ção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão doestado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 410 de modo que aabertura em "E" fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 é dimensionada e configurada para ficar re-tida no ombro 437 do corpo 410 pela extremidade interna do retentor de vedação 424. Avedação 470 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação470 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 416, a fim de prover um leveajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elementode acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 é composta pela primeira seção curvada472 e a segunda seção curvada 474 que estão conectadas pela contra-seção 476 para defi-nir a cavidade interna 478. A segunda seção curvada 474 pode ser uma imagem de espelhoda primeira seção curvada 472.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento deacoplamento fêmea 400 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspon-dente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 400 é dividida pela vedação energi-zada por pressão 470 dentro da seção 416 que se encontra externa à vedação 470 e a se-ção 416' que é interna à vedação 470. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser acabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e apressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 416' pode ser maior oumenor do que a pressão na seção 416.

Se a pressão dentro da seção 416' excede aquela dentro da seção 416, a primeiraseção 472 da vedação 470 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade478 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modooposto, se a pressão dentro da seção 416 for maior do que aquela dentro da seção 416', aágua do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 428, 429 e/ou a veda-ção 440 e, com isto, penetrar na cavidade 478, energizará por pressão a seção 474 da ve-dação 470 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de aco-plamento macho.

A pressão de fluido dentro da cavidade interna 478 também atuará para impulsionara contra-seção curvada 476 contra a parede circunferencial 480 do furo axial central. Namedida em que a contra-seção 476 se move em uma direção radialmente externa em dire-ção à parede 480, isto faz com que a primeira seção curvada 472 e a segunda seção curva-da 474 girem levemente e, aumentando, assim, a pressão de vedação da vedação 470 con-tra o ombro 437 e a extremidade interna do retentor de vedação 424 - a extremidade queencontra o ombro 435 do furo axial central. Este rotação pode atuar também para aumentara eficácia de vedação da vedação 470 em relação à superfície da superfície de sonda cilín-drica de um elemento de acoplamento macho assentado dentro da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 pode ser feita de qualquer material adequa-do. Em uma versão preferida particular, a vedação 470 é uma vedação metálica. Em outrasversões, a vedação 470 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico indus-trial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE;Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 470. Em determinadasversões, a vedação 470 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material an-ticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 470 no ambiente submarino. Em uma ver-são preferida particular, a vedação 4700 é uma vedação metálica laminada com ouro. Oouro é resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformarsob pressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rí-gida oposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 5A ilustra uma versão composta por um cartucho de vedação. Um elemen-to de acoplamento hidráulico fêmea 500 composto por um corpo cilíndrico 510 contendouma primeira extremidade 511 e uma segunda extremidade oposta 512. O flange 520 e oanel retentor 521 podem ser providos próximos à extremidade 512 para facilitar a montagemdo acoplamento 500 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um co-nector interno 514 na extremidade 512 para possibilitar que o acoplamento 300 seja conec-tado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o co-nector 514 pode ser rosqueado internamente e ser provida uma chave plana 522 sobre ocorpo 510 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 500 de um conector ros-queado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 510 com um furo axial central que forma a câmara re-ceptora 516 próxima da primeira extremidade 511 e que provê uma via de fluido da câmarareceptora 516 para o conector 514. Uma válvula de haste e prato opcional 518 pode serprovida para obturar o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escapedo elemento de acoplamento 500 quando ele está desengatado de um elemento de acopla-mento macho correspondente. A válvula de haste e prato 518 pode ter um atuador de válvu-la 519 que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula cor-respondente no elemento de acoplamento macho, de tal forma que quando a seção de son-da do elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 516, oatuador 519 move a válvula de haste e prato de mola 518 para sua posição aberta e, comisto, permitindo o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se agora à Figura 5B, o furo axial central do elemento de acoplamento500 próximo da primeira extremidade 511 é composto por uma primeira seção tendo umprimeiro diâmetro interno 532. Adjacente a esta primeira seção se encontra uma segundaseção com um segundo diâmetro interno 534 que é menor do que o primeiro diâmetro inter-no 532. Adjacente a segunda seção se encontra uma segunda seção com um terceiro diâ-metro interno 536 que é menor do que o segundo diâmetro interno 534. O primeiro ombro535 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 537 se encon-tra entre a segunda seção e a terceira seção.

O cartucho de vedação 50 inclui um invólucro 561 e um suporte de vedação 575. Oinvólucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 366 que po-de ser rosqueado para se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucro pos-sui uma primeira extremidade 568, uma segunda extremidade 564, um primeiro diâmetrointerno maior 563, um segundo diâmetro interno menor 562 e um ombro interno 576 existen-te entre o primeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro nega-tivo ou em ângulo reverso 584 que se estende radialmente para dentro do ombro interno576. Os furos 565 se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de bocaou outra ferramenta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desen-gatá-lo do elemento fêmea.

O suporte de vedação 575 geralmente é uma camisa em forma de anel, parte doqual se engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro 561. O suporte de ve-dação possui uma primeira extremidade 577 que se encaixa no invólucro, uma segunda ex-tremidade 578, um primeiro diâmetro externo maior 599, um segundo diâmetro externo me-nor 569, um primeiro diâmetro interno maior 586 e um segundo diâmetro interno menor 567.O suporte de vedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 583 entre o pri-meiro diâmetro interno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedaçãotambém pode incluir um ombro externo 587 entre o primeiro diâmetro externo maior e o se-gundo diâmetro externo menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâ-metro interno maior 563 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entreo segundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro,ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte devedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 577 encontra o nívelinterno 576 do invólucro, e a segunda extremidade 564 do invólucro encontra o ombro ex-terno 587 do suporte de vedação.

No elemento de acoplamento fêmea apresentado nas Figuras 5A e 5B, a vedação572 é um anel "oring" elastomérico em uma ranhura em uma extremidade 578 do suporte devedação 575. Adicionalmente, o retentor de vedação prende a cápsula elastomérica 581entre os ombros angulados reversos 583 e 584 o que impede a vedação de implodir dentrodo furo central. A vedação 581 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e pos-sui um entre-encaixe tipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos. O diâme-tro interno da vedação 581 possui projeções 585, 588 que se estendem mais além para den-tro do furo central do que os diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de ve-dação, a fim de se encaixar radialmente com o elemento macho quando a seção de sondado elemento macho está dentro da câmara receptora. Os anéis "oring" 582, 589 estão posi-cionados ao redor do diâmetro externo da vedação 581.

A vedação energizada por pressão 570 possui geralmente um formato de E em se-ção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão doestado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 510 de modo que aabertura em Έ" fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 516.

A vedação energizada por pressão 570 é dimensionada e configurada para ficar re-tida no ombro 537 do corpo 510 pela extremidade interna do retentor de vedação 324. Avedação 570 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação570 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 516 a fim de prover um leveajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elementode acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 516.a vedação energizada por pressão 570 composta pela primeira seção curvada 572e a segunda seção curvada 574 que estão conectadas pela contra-seção 576 para definir acavidade interna 579. A segunda seção curvada 574 pode ser uma imagem de espelho daprimeira seção curvada 572.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento deacoplamento fêmea 500 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspon-dente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 500 é dividida pela vedação energi-zada por pressão 570 dentro da seção 516 que se encontra externa à vedação 570 e a se-ção 516' que é interna à vedação 570. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser acabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e apressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 516' pode ser maior oumenor do que a pressão na seção 516.

Se a pressão dentro da seção 516 excede aquela dentro da seção 516, a primeiraseção 572 da vedação 570 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade579 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modooposto, se a pressão dentro da seção 516 for maior do que aquela dentro da seção 516', aágua do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 528, 529 e/ou a veda-ção 540 e, com isto, penetrar na cavidade 579, energizará por pressão a seção 574 da ve-dação 570 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de aco-plamento macho.

A pressão de fluido dentro da cavidade interna 579 também atuará para impulsionara contra-seção curvada 576 contra a parede circunferencial 580 do furo axial central. Namedida em que a contra-seção 576 se move em uma direção radialmente externa em dire-ção à parede 580, isto faz com que a primeira seção curvada 572 e a segunda seção curva-da 574 gire levemente e, aumentando, assim, a pressão de vedação da vedação 570 contrao ombro 537 e a extremidade interna do suporte de vedação 575 - a extremidade que en-contra o ombro 535 do furo axial central. Este rotação pode atuar também para aumentar aeficácia de vedação da vedação 570 em relação à superfície da superfície de sonda cilíndri-ca de um elemento de acoplamento macho assentado dentro da câmara receptora 516.

A vedação energizada por pressão 570 pode ser feita de qualquer material adequa-do. Em uma versão preferida particular, a vedação 570 é uma vedação metálica. Em outrasversões, a vedação 570 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico indus-trial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE;Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 570. Em determinadasversões, a vedação 570 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material an-ticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 570 no ambiente submarino. Em uma ver-são preferida particular, a vedação 570 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouroé resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sobpressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígidaoposta e, assim, prover uma vedação melhor.

Embora a invenção tenha sido descrita detalhadamente com base em algumas ver-sões preferidas, existem variações e modificações dentro do escopo e do espírito da inven-ção, como descritas e definidas nas reivindicações a seguir.

Claims

1. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, CARACTERIZADO pelo fato de sercomposto por:(a) um corpo contendo um primeiro furo longitudinal, o primeiro furo estando dotadode um ombro circunferencial nele;(b) um retentor adaptado para ser inserido dentro de uma primeira extremidade doprimeiro furo longitudinal e assentar-se sobre o ombro, o retentor contendo um segundo furolongitudinal;(c) uma vedação de sonda anular com uma seção transversal geralmente em formade C dentro do primeiro furo longitudinal interposta entre o ombro e o retentor mediante ainserção do retentor dentro do primeiro furo longitudinal, e orientado de tal modo que a aber-tura na vedação em forma de C fica voltada para o eixo longitudinal do primeiro furo, a ve-dação estando composta de uma primeira seção curvada e uma segunda seção curvadaoposta, de forma que quando a seção de sonda de um elemento de acoplamento hidráulicomacho é inserido no elemento de acoplamento hidráulico fêmea e entra em contato com avedação de sonda, a primeira seção curvada da vedação de sonda é energizada por pres-são, se a pressão de fluido dentro do acoplamento exceder a pressão ambiente, e a segun-da seção curvada da vedação de sonda é energizada por pressão, se a pressão ambienteexceder a pressão de fluido dentro do acoplamento.

2. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálica.

3. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálicalaminada.

4. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálicalaminada a ouro.

5. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é composta por um políme-ro moldado.

6. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é composta por um plásticoindustrial usinado.

7. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por poli-éter-éter-cetona (PEEK).

8. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por politetrafluoroetile-no (PTFE).

9. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um primeiro furo longitudinal comuma porção rosqueada e uma porca de retenção rosqueada externamente, contendo umaabertura axial central e configurada para engatar a porção rosqueada do primeiro furo longi-tudinal e reter o retentor no ombro.

10. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma vedação anular interposta en-tre a porca de retenção e o retentor.

11. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, CARACTERIZADO pelo fato de sercomposto por:(a) um corpo contendo um primeiro furo longitudinal, o primeiro furo estando dotadode um ombro circunferencial nele;(b) um retentor adaptado para ser inserido dentro de uma primeira extremidade doprimeiro furo longitudinal e assentar-se sobre o ombro, o retentor contendo um segundo furolongitudinal;(c) uma vedação de sonda anular com uma primeira seção curvada, uma segundaseção curvada oposta e uma contra-seção curvada unindo a primeira seção curvada e asegunda seção curvada, a vedação situada dentro do primeiro furo longitudinal interpostoentre o ombro e o retentor mediante a inserção do retentor dentro do primeiro furo longitudi-nal e orientado de tal forma que uma abertura na vedação entre a primeira seção curvada ea segunda seção curvada, e a contra-seção oposta fica voltada para o eixo longitudinal doprimeiro furo, a vedação estando configurada de modo que quando a seção de sonda doelemento de acoplamento hidráulico macho é inserida no elemento de acoplamento hidráuli-co fêmea e entra em contato com a vedação de sonda, a primeira seção curvada da veda-ção de sonda é energizada por pressão, se a pressão de fluido dentro do acoplamento ex-ceder a pressão ambiente, e a segunda seção curvada da vedação de sonda é energizadapor pressão, se a pressão ambiente exceder a pressão de fluido dentro do acoplamento, epelo menos uma das seções curvadas se mova sobre um eixo anular quando a pressão defluido dentro da vedação faz com que a contra-seção curvada se mova em uma direção ra-dial para além do eixo central do furo longitudinal.

12. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálica.

13. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálicalaminada.

14. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é uma vedação metálicalaminada a ouro.

15. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é composta por um políme-ro moldado.

16. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular é composta por um plásticoindustrial usinado.

17. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por poli-éter-éter-cetona (PEEK).

18. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por politetrafluoroetile-no (PTFE).

19. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um primeiro furo longitudinal comuma porção rosqueada e uma porca de retenção rosqueada externamente, contendo umaabertura axial central e configurada para engatar a porção rosqueada do primeiro furo longi-tudinal e reter o retentor no ombro.

20. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com a reivindicação 19,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma vedação anular interposta en-tre a porca de retenção e o retentor.