BRPI1104504A2

BRPI1104504A2 - ferramenta de assentamento e mÉtodo de manuseio de um màdulo de controle submarino

Info

Publication number: BRPI1104504A2
Application number: BRPI1104504-3A
Authority: BR
Inventors: Robert Bell
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-05-21
Also published as: SG179383A1; US8376049B2; AU2011226883A1; NO20111295A1; GB2484192A; CN102444386A; GB2484192B; US20120080193A1; MY152815A; GB201116582D0

Abstract

FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO E MÉTODO DE MANUSEIO DE UM MàDULO DE CONTROLE SUBMARINO. Trata-se de uma ferramenta de assentamento (10) para utilização no manuseio de módulos, de controle em uma árvore de produção submarina (36). A ferramenta de assentamento (10) é posicionável em um cabo de perfilagem (28) e inclui um corpo do tipo coluna (18) e um conector (52) adaptado para a conexão à árvore de produção (36). A ferramenta de assentamento (10) também inclui um sistema de guincho (22) que é seletivamente posicionado mediante o giro de um guindaste de lança (24) para o manuseio dos módulos de controle. Um módulo de controle de substituição (30) pode ser incluido à ferramenta de assentamento (10) quando a ferramenta (10) for posicionada de cima na superfície do oceano. Após a ferramenta de assentamento (10) conectar-se à árvore de produção (36), à guindaste de lança (24) poderá ser posicionado para a fixação a, e remoção de um módulo de controle existente (31) na árvore de produção (36). O conjunto de guincho (22) poderá, então, fixar-se a, e instalar o módulo de controle de substituição (30) e poderá, ainda, ser manipulado para recuperar o módulo de controle existente (31) e armazená-lo sobre o corpo (18).

Description

"FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO E MÉTODO DE MANUSEIO DE UM MÓDULO DE CONTROLE SUBMARINO" Campo da Invenção

Esta invenção refere-se, em geral, à produção de cavidades de petróleo e gás e, em particular, a um dispositivo e método para entrega e/ou recuperação de módulos utilizados junto com produção submarina de hidrocarboneto.

Descrição da Técnica Relacionada

Perfurações de poço submarino são formadas a partir do fundo do mar através de construções subterrâneas situadas na parte inferior. Sistemas para produção de petróleo e gás de perfurações de poço subterrâneo incluem, tipicamente, um conjunto de cabeça de poço submarino posicionado sobre uma abertura de furo de poço. Um conjunto de cabeça de poço submarino típico inclui um compartimento de cabeça de poço de alta pressão sustentada em um compartimento de cabeça de poço de pressão menor e presa a um revestimento condutor que se estende para baixo após a abertura de furo de poço. Sendo que as cavidades geralmente são revestidas com uma ou mais colunas de revestimento coaxialmente inseridos, diretamente, e de forma significativa, mais profundamente do que o revestimento de condutor. As colunas de revestimento são suspensas a partir dos suspensores de revestimento aterrados dentro do alojamento de cabeça de poço. Uma ou mais colunas de tubulação são fornecidas na coluna de revestimento mais interna; que, dentre outras coisas, são utilizadas para transportar fluído de poço produzido a partir de construções subjacentes. Uma árvore de produção é instalada na extremidade superior do alojamento de cabeça de poço para controlar o fluído de poço. A árvore de produção é, tipicamente, um conjunto grande e pesado, que tem inúmeras válvulas e controles montados nisso.

Os controles montados em uma árvore de produção podem estar sob a forma de um módulo de controle submarino. Tipicamente, os módulos de controle submarinos são dispositivos modulares que regulam um fornecimento de fluído hidráulico para atuadores submarinos, sendo que os atuadores, geralmente, são utilizados para abrir e/ou fechar uma válvula ou válvulas. Um módulo de ponte de obstrução é outro tipo de módulo que, ás vezes, é encontrado em uma árvore de produção. Módulos de ponte de obstrução geralmente regulam fluxo de produção de uma árvore de produção com uma restrição de fluxo integrada. Módulos de controle submarino e módulos de ponte de obstrução tipicamente exigem substituição, instalação ou remoção durante a vida operacional do conjunto de cabeça de poço submarino.

Descrição Resumida da Invenção É revelada neste documento uma ferramenta de assentamento para tratamento de um módulo de controle fixável a uma árvore de produção. Em uma realização exemplar, a ferramenta de assentamento inclui um corpo com um conector que é fixado a um conjunto de cabeça de poço submarino. Sendo que também está incluída uma cabeça de injeção no corpo distai do conector que gira sobre um eixo do corpo. É incluído um conjunto de guincho que é encaixado junto à cabeça de injeção.

Também é revelado um método de tratamento de um módulo de controle submarino. Em uma realização exemplar, o método inclui proporcionar uma ferramenta de assentamento, em que a ferramenta de assentamento contém um corpo com um conjunto de eixos e guinchos. A ferramenta de assentamento é desenvolvida sob o oceano em um cabo de perfilagem até um conjunto de cabeça de poço submarino e um módulo de controle é restaurado a partir do conjunto de cabeça de poço utilizando o conjunto de guincho.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma visão seccional parcial lateral de uma realização exemplar de uma ferramenta de assentamento que está reduzida a um conjunto de cabeça de poço submarino.

As figuras de 2 a 4 são visões seccionais parciais laterais da ferramenta de assentamento da figura 1 encaixada ao conjunto de cabeça de poço submarino e substituição de um módulo submarino no conjunto de cabeça de poço.

A figura 5 é uma visão seccional parcial lateral de uma ferramenta de assentamento da figura 1 que remove um módulo submarino a partir do conjunto de cabeça de poço.

Descrição Detalhada da Invenção O aparelho e método da presente revelação serão descritos, mais

integralmente, a seguir, com referência aos desenhos anexos, em que realizações serão ilustradas. O assunto da presente revelação, porém, pode ser realizado em diversas formas diferentes e não deve ser interpretado conforme limitado nas ilustrações de realizações apresentadas neste documento; de preferência, estas realizações são proporcionadas de forma que esta revelação seja eficiente e completa, e conduza integralmente o âmbito da invenção a elementos versados na técnica. Assim como números se referem a elementos como um todo. Para a conveniência de referência às figuras anexas, termos direcionais são utilizados apenas para referência e ilustração. Por exemplo, os termos direcionais como "superior", "inferior", "sobre", "abaixo" e semelhantes são utilizados para ilustrar uma posição relacionai.

Deve ser entendido que o assunto da presente revelação não está limitado aos exatos detalhes da construção, operação, materiais exatos ou realizações ilustradas e descritas, enquanto alterações e equivalentes serão evidentes a elementos versados na técnica. Nos desenhos e especificação, foram reveladas realizações ilustrativas da revelação do assunto e, apesar de termos específicos serem empregados, eles são utilizados em um sentido apenas descritivo e genérico e não com o propósito de limitação. Conseqüentemente, a revelação do assunto é, então, limitada apenas pelo âmbito das reivindicações anexas.

Agora, em referência à figura 1, uma visão lateral de uma ferramenta de assentamento 1 é ilustrada desenvolvida sob o oceano na linha de elevação 12. No exemplo da figura 1, a linha de elevação 12 é enrolada a partir de um recipiente 14 ilustrado na superfície marítima. No exemplo da figura 1, o recipiente 14 é uma embarcação de serviço do tipo tipicamente utilizado para operações marítimas. Opcionalmente, o recipiente 14 pode ser uma plataforma, uma unidade flutuante de armazenamento e transferência (FPSO), ou qualquer tipo de recipiente utilizado para operações associadas a um conjunto marítimo.

A ferramenta de assentamento 10 é ilustrada rebaixada em direção a um conjunto de cabeça de poço submarino ilustrado 16 mostrado disposto no fundo do mar. A ferramenta de assentamento 10 inclui um corpo 18, na qual, em uma realização exemplar, está um membro cilíndrico substancialmente alongado. Sendo que ilustrado em uma extremidade superior do corpo 18 está uma porção de cabeça de injeção 20 que é substancialmente coaxial com o corpo 18 e giratória em relação a um eixo. Uma porção de um conjunto de guincho 22 é anexada a um lado da porção de cabeça de injeção 20 e inclui uma haste ou lança 24 ilustrada como um membro alongado que se projeta para fora, de forma radial, a partir da porção de cabeça de injeção 20. Sustentada na lança 24 está uma roldana 26 que é seletivamente deslocável ao longo da extensão da lança 24. Sendo que uma linha 28, separada da linha de elevação 12, é estendida entre a roldana 26 e o corpo 18. A ferramenta de assentamento 10 é fixada à linha de elevação 12 com uma conexão de linha de elevação 29 ilustrada entre a linha de elevação 12 e porção rotativa 20. Uma substituição do módulo de ponte de obstrução 30 é ilustrada junto a uma parte lateral do corpo 18. Sendo que o módulo de ponte de obstrução 30 é Iiberadamente estacionado no corpo 18 e é um componente a ser fixado ao equipamento submarino. Em uma realização exemplar, o módulo de ponte de obstrução 30 pode ser desenvolvido com a ferramenta de assentamento 10 e utilizado para substituir um módulo de ponte de obstrução 31 existente ilustrado, proporcionado com o conjunto de cabeça de poço 16. Os módulos de ponte de obstrução 30 e 31 podem ser utilizados para regulagem e/ou desvio de fluxo produzido ou, caso contrário, fluido do conjunto de cabeça de poço submarino 16.

Ainda em referência à figura 1, o conjunto de cabeça de poço 16 inclui um compartimento de cabeça de poço 32 posicionada sobre uma perfuração de poço 34 perfurada através de construção sob o fundo do mar. Uma árvore de produção 36 é fixada a uma extremidade superior do alojamento de cabeça de poço 36. Sendo que uma perfuração principal 38 (ilustrada em linha ilusória) é estendida, substancialmente, de forma vertical através do alojamento de cabeça de poço 32 e árvore de produção 36. Uma válvula de pistoneio em uma perfuração principal 38 controla acesso pela perfuração principal 38. Um mandril de árvore anular 39 é ilustrado na projeção ascendente da árvore de produção 36 a partir da perfuração principal 38 e através de uma placa superior retangular 40. Sendo que um suporte de coluna 42 sustenta a placa superior 40 sobre a árvore de produção 36. Também incluída com o conjunto de cabeça de poço submarino 16 estão linhas de fluxo 44 encaixadas às partes laterais da árvore de produção 36. Cada uma das linhas de fluxo 44 inclui uma válvula lateral 46 para controle e regulagem de fluxo através das linhas de fluxo 44. Na figura 2, a ferramenta de assentamento 10 é ilustrada aterrada

ao conjunto de cabeça de poço 16 com o corpo 18 substancialmente coaxial junto à perfuração principal 38 e mandril de árvore 39. Sendo que a ferramenta de assentamento 10 é ilustrada com um funil 50 sobre sua porção mais baixa para facilitar a aterragem para o mandril de árvore 39. O funil 50 é um membro modelado de forma cônica com uma abertura na extremidade mais baixa e uma circunferência interna que se estreita com espaço afastado da abertura. O funil 50 pode ajudar a guiar a ferramenta de assentamento 10 para uma posição desejada com o mandril de árvore 39. Sendo que, ilustrado próximo ao funil 50 está um conector 52 que pode ser manipulado para prender a circunferência externa do mandril de árvore 39 para rigidamente fixar a ferramenta de assentamento 10 ao conjunto de cabeça de poço 16. Sendo que em uma realização exemplar, o conector 52 é anular e inclui grampos em uma circunferência interna que, seletivamente, pode fixar na circunferência externa do mandril de árvore 39. Em uma realização exemplar, o conector 52 é um conector Vetco MDH4.

O exemplo da figura 2 ainda ilustra a linha 28 desenrolada da ferramenta de assentamento 10 para ter uma extremidade de fixação estendida após o conjunto de guincho 22. A extremidade de fixação da linha 28 é conectada com o módulo de ponte de obstrução 31 existente. Em uma realização exemplar, um atuador 54 é ilustrado posicionado dentro do corpo 18 para suprimento da linha 28 da ferramenta de assentamento 10. Sendo que em um exemplo, o atuador 54 inclui engrenagens (não ilustradas) conectadas a um carretei ou bobina 55 dentro do corpo 18. A linha 28 pode ser armazenada na bobina 55 dentro do corpo 18 e então desenrolada para conexão até o módulo de ponte de obstrução 31, ou outro objeto. O atuador 54 pode ser energizado por um motor 56, também mostrado dentro do alojamento 18 e conectado ao atuador 54 através de uma haste. Outros meios de conexão, tais como, correias ou correntes também podem ser empregados. Sendo que, para efetuar a conexão entre a linha 28 e o módulo de ponte de obstrução 31, um conector 57 é ilustrado que, seletivamente, pode encaixar ao módulo de ponte de obstrução 31 original ou existente, assim como o módulo de ponte de obstrução substituto 30.

Agora, em referência à figura 3, o módulo de ponte de obstrução 31 existente está liberado e elevado da sua posição original no conjunto de cabeça de poço submarino 16 e estacionado sobre a placa superior 40. Adicionalmente, o conjunto de guincho 22 é ainda manipulado para que a cabeça de injeção 20 gire em relação ao eixo Ax, e assim, haja o alinhamento da linha 28 com o módulo de ponte de obstrução 30. Sendo que, também opcionalmente, como indicado pela seta A, a bobina 26 moveu-se, de forma radial, para dentro, ao longo da lança 24 para um alinhamento preciso com o módulo de ponte de obstrução substituto 30 através de um conector 57. Sendo que a seta Ar ilustra uma direção exemplar do giro da rotação da cabeça de injeção 20.

Em referência à figura 4, o conjunto de guincho 22 é ainda ativado em uma posição para aterrar o módulo de ponte de obstrução substituto 30 na mesma posição em que o módulo de ponte de obstrução original 31 foi posicionado. Sendo que o movimento de giro rotacional da cabeça de injeção 20 é ilustrado pela seta Ar e movimento lateral da roldana 26 é ilustrada pela seta A. Um veículo operado remotamente 58 é ilustrado de forma que pode ser utilizado para auxiliar no posicionamento do módulo de ponte de obstrução substituto 30 na árvore de produção 36. Uma corrente de controle 60 é fixada a uma extremidade do ROV e utilizada para movimentação e/ou controle do ROV. Em um exemplo da figura 4, o módulo de ponte de obstrução original 31 e o módulo de ponte de obstrução substituto 30 são módulos que têm uma ponte de obstrução para regulagem de fluxo da árvore de produção 36 para processamento ou outras posições terminais.

Opcionalmente, conforme ilustrado na figura 5, o processo descrito neste documento pode ser utilizado para substituir um módulo de controle submarino 62 ilustrado fixado na árvore de produção 36. O módulo de controle submarino 62 pode ser utilizado para controle de atuadores associados com o conjunto de cabeça de poço submarino 16, assim como para abertura e fechamento da válvula de pistoneio e/ou válvulas laterais. Sendo que em uma realização exemplar, módulo de controle submarino 62 inclui hardware e software para operação de controle de sistemas dentro ou associado ao conjunto de cabeça de poço submarino 16. Por exemplo, o fluxo de corrente elétrica ou hidráulica pode ser regulado através de módulo de controle submarino 62 para ativação de dispositivos móveis, tais como válvulas posicionadas no conjunto de cabeça de poço submarino 16.

Embora a invenção tenha sido apresentada ou descrita em apenas algumas de suas formas, pode ser aparente para elementos versados na técnica 1 o que ela não é tão limitada, mas é suscetível a várias alterações sem afastamento do âmbito da invenção. Por exemplo, em adição aos módulos 30, 31 e 62 discutidos acima, outros componentes de cabeça de poço podem ser substituídos ou instalados utilizando dispositivos e métodos proporcionados neste documento. Tais componentes adicionais incluem inserções de obstrução, detectores de areia e dispositivos de controle de fluxo. Assim, em uma realização exemplar, um conjunto de guincho 22 pode ser empregado com um ou mais de um módulo de ponte de obstrução, módulo de controle submarino, uma inserção de obstrução, um detector de areia, unidade de controle de fluxímetro e um dispositivo de controle de fluxo. Além disso, o conjunto de guincho 22 pode também carregar com ele as ferramentas para substituição de qualquer dos componentes, tal como uma ferramenta de ligação. Sendo que em uma realização exemplar, uma ferramenta de ligação é incluída com o conector 57 para ligação com o componente que está sendo substituído. Uma vantagem do dispositivo e método descrito neste documento é que a ferramenta de assentamento 10 pode ser rebaixada sob o oceano em uma taxa de descida que "suavemente" aterrissa no conjunto de cabeça de poço 16 sem conferir um impulso prejudicial na ferramenta de assentamento ou componente que está sendo substituído.

Claims

1. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10) para substituir um componente de uma árvore de produção submarina (36), que compreende: um corpo (18) que tem um eixo; um conector (52) em uma extremidade do corpo (18) que é fixado seletivamente a um conjunto de cabeça de poço submarino (16); e caracterizada por, um conjunto de guincho (22) no corpo (18) que tem uma catraca (55) e uma linha (28).

2. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada adicionalmente por uma cabeça de injeção (20) no corpo (18) distai em relação ao conector (52) que gira o conjunto de guincho (22) seletivamente sobre o eixo do corpo (18).

3. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada adicionalmente por um motor (56) no corpo (18) e fixada à cabeça de injeção (20) para girar a cabeça de injeção (20).

4. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o conjunto de guincho (22) compreende um membro de lança (24) que se estende radialmente para fora a partir do corpo (18) e um suporte de linha (26) que é seletivamente móvel ao longo do membro de lança, sendo que a linha (28) depende do suporte de linha (26).

5. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 4, caracterizada adicionalmente por um local de estacionamento no corpo (18) para transportar de maneira liberável um componente submarino (30, 31).

6. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com as reivindicações de 1 a 5, caracterizada adicionalmente por um anexo de linha de elevação (29) sobre a corpo (18) para conexão a uma linha de elevação (12) de uma plataforma de superfície para abaixar a ferramenta de assentamento (10) a partir de uma plataforma de superfície.

7. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizada adicionalmente por um anexo de funil (50) que pende de uma extremidade inferior do conector (52) para guiar a ferramenta de assentamento (10) sobre um mandril de árvore de produção (39).

8. FERRAMENTA DE ASSENTAMENTO (10), de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizada adicionalmente por um conector (57) sobre uma extremidade da linha (28) e que é fixada seletivamente a um componente para a árvore de cabeça de poço submarino (36).

9. MÉTODO DE MANUSEIO DE UM MÓDULO DE CONTROLE SUBMARINO, que compreende: caracterizado pelo fato de, fornecer uma ferramenta de assentamento (10) que compreende: um corpo (18) que tem um eixo e um conjunto de guincho (22) que tem uma catraca (55) e uma linha (28); posicionar a ferramenta de assentamento (10) submersa em uma linha de elevação (28) em um conjunto de cabeça de poço submarino (16); conectar o corpo (18) ao conjunto de cabeça de poço submarino (16); posicionar a linha (28) com a catraca (55) e engatar um componente submarino ao conjunto de cabeça de poço submarino (16); girar o conjunto de guincho (22) para uma posição angular sobre um eixo do corpo (18) para posicionar a linha (28) com o componente submarino; fixar a linha (28) ao componente submarino e enrolar a linha (28) até a ferramenta de assentamento (10) liberar o componente do conjunto de guincho (22); desconectar a ferramenta de assentamento (10); e recuperar a ferramenta de assentamento (10) do conjunto de cabeça de poço (16).

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado adicionalmente pelo fato de armazenar o componente recuperado sobre a corpo (18).

11. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de assentamento (10) compreende adicionalmente uma cabeça de injeção (20) no corpo (18) que é seletivamente girada sobre o eixo do corpo (18), em que o conjunto de guincho (22) é fixado à cabeça de injeção (20), sendo que o método compreende, ainda, fixar um componente de substituição (30) ao corpo (18) que é posicionado com a ferramenta de assentamento (10) após o giro da cabeça de injeção (20) para alinhar o conjunto de guincho (22) com o módulo de controle de substituição (30), e usar o conjunto de guincho (22) para mover o componente submarino de substituição do corpo (18) sobre o conjunto de cabeça de poço submarino (16).

12. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o componente submarino compreende um componente submarino original (31), sendo que o método compreende, ainda, fornecer um componente submarino de substituição (30) no corpo (18), abaixando a ferramenta de assentamento (10) submersa com o componente submarino de substituição (30) estacionado na ferramenta de assentamento (10).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado, ainda, pelo fato de desprender o componente submarino original (31) da linha (28) girando o conjunto de guincho (22) para posicionar a linha (28) para a fixação ao componente submarino de substituição (30), fixar a linha (28) ao componente submarino de substituição (30), e mover o componente submarino de substituição (30) do corpo (18) até o conjunto de cabeça de poço submarino (16) no local a partir do qual o componente submarino original (31) foi recuperado.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações de 9 a 13, caracterizado, ainda, pelo uso de um veículo operado remotamente (58) em conjunto com a ferramenta de assentamento (10).

15. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações de 9 a 14, caracterizado pelo fato de que apenas o cabo de perfilagem (28) é utilizado para posicionar a ferramenta de assentamento (10).