BRPI1104879A2 - sistema configurado para mover um bloco de soquete em um impedidor de estouro, sistema configurado para cortar um objeto em um impedidor de estouro e mÉtodo para cortar um objeto em um impedidor de estouro - Google Patents
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Abstract
SISTEMA CONFIGURADO PARA MOVER UM BLOCO DE SOQUETE EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO E MÉTODO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO. Trata-se de sistemas que podem ser configurados para mover um bloco de soquete em um impedidor de estouro. O sistema inclui: um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e um controlador configurado para controlar sequencialmente o primeiro banco de acumuladores para aplicar pressão para mover o bloco de soquete e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete após o primeiro banco de acumuladores ter movido o bloco de soquete uma primeira distância.
Description
"SISTEMA CONFIGURADO PARA MOVER UM BLOCO DE SOQUETE EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO E MÉTODO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO"
Campo Da Técnica As modalidades do objeto da matéria aqui descrita se referem em geral a métodos e dispositivos. Especificamente, se refere a mecanismos e técnicas para cortar a coluna de perfuração em um poço.
Antecedentes Da Invenção A exploração de óleo e gás no "subsea" se torna mais desafiadora à medida que aumenta a profundidade da exploração. Dispositivos complexos são dispostos no fundo do oceano para extrair óleo e para a segurança do equipamento de óleo e do ambiente. Esses dispositivos devem suportar, dentre outras coisas, altas pressões (de 3.000 a 60.000 psi (200 a 4000 bar) ou mais e condições altamente corrosivas. Para perfuração submarina, as partes são dispostas no fundo do oceano (algumas vezes mais de 2000 m abaixo do nível domar) conforme ilustrado, por exemplo, na Figura 1.
A Figura 1 ilustra uma estaca de impedidor de estouro inferior ("estaca BPP inferior") 10 que pode ser rigidamente fixa em uma cabeça de poço 12 no fundo do mar 14, enquanto um Pacote de Tubo De Subida Marinha Inferior ("LMRP") é disposto de maneira recuperável em uma extremidade distai de um tubo ascendente marinho 18, se estendendo de um navio de perfuração ou qualquer outro tipo de plataforma ou embarcação de perfuração de superfície Como tal, o LMPR 16 pode incluir um aguilhoador 22 em sua extremidade distai configurado para engatar um receptáculo 24 situado em uma extremidade proximal da estaca BOP inferior 10.
Nas configurações típicas, a estaca BOP inferior 10 pode ser rigidamente fixada em cima da cabeça de poço "subsea" 12 e pode incluir (dentre outros dispositivos) uma pluralidade de impedidores de estouro do tipo soquete 26 útil para controlar o poço à medida que o mesmo está sendo perfurado e completado. O tubo ascendente flexível fornece um canal através do qual as ferramentas de perfuração e os fluidos podem ser estendidos para e recuperados do furo de poço "subsea". Normalmente, o LMPR 16 pode incluir (dentre outras coisas) um ou mais impedidores de estouro do tipo RAM 28 em sua extremidade distai, um impedidor de estouro anular 30 em sua extremidade superior, e uma cápsula multiplexadora (MUX) (na realidade duas, que são referidas na indústria como cápsulas azul e amarela) 32. Adicionalmente, são fornecidos os tanques acumuladores 31 para prover pressão para mover os blocos de soquete das BOPs associadas e embora ilustrados como unidade separada, os tanques acumuladores 31 podem ser uma parte do LMPR 16 conforme desejado.
Um sistema de cápsula MUX convencional 40 está ilustrado na Figura 2 e pode fornecer entre 50 a 100 funções diferentes para a estaca BOP inferior 10 e/ou o LMPR 16 e essas funções podem ser iniciadas e/ou controladas por via do LMPR 16. A cápsula MUX 40 é fixada firmemente em uma estrutura (não ilustrada) do LMPR 16 e pode incluir válvulas ativadas hidraulicamente 50 (chamadas na técnica de válvulas montadas de sub placa (SPM) válvulas de comando magnético 52 que são conectadas fluidamente às válvulas ativadas hidraulicamente 50. As válvulas de comando magnético 52 são fornecidas em uma seção eletrônica 54 e são projetadas para serem acionadas pelo envio de um sinal elétrico do painel de controle eletrônico (não ilustrado). Cada válvula de comando magnético 52 é configurada para ativar uma válvula ativada hidraulicamente correspondente 50. A cápsula MUX 40 pode incluir sensores de pressão 56 também contados na seção eletrônica 54. As válvulas ativadas hidraulicamente 50 são fornecidas em uma seção hidráulica 58 e são firmemente fixadas na cápsula MUX 40 (isto é, um veículo operado remotamente (ROV) não pode removê-las quando as mesmas estão dispostas no fundo do mar).
Nas instalações impedidor de estouro no "subsea", cabos de multiplexação (elétricos) e/ou sinais de controle de transporte de tubulações (hidráulicas) por via da cápsula MUX 40 e da borda de cápsula para os dispositivos LMRP 16 e a estaca BOP inferior de maneira que tarefas específicas possam ser controladas da superfície. Uma vez que os sinais de controle sejam recebidos, as válvulas de controle do "subsea" são ativadas e (na maioria dos casos) as tubulações hidráulicas de alta pressão são direcionadas para executar as tarefas específicas. Portanto, um sinal elétrico multiplexado ou um sinal hidráulico pode operar uma pluralidade de válvulas de "baixa pressão" para acionar válvulas maiores para comunicar as tubulações hidráulicas de alta pressão com vários dispositivos de operação da estaca de cabeça de poço.
É formada uma ponte entre o LMRP 16 e a estaca BOP inferior 10
que equipara as múltiplas funções do LMRP 16 com a estaca BOP inferior 10, por exemplo, conecta fluidamente as válvulas SPM 50 da cápsula MUX 40 fornecida no LMRP 16 para os componentes dedicados na estaca BOP ou no LMRP 16. O sistema da estaca BOP 40 é usado além conexões de tubulação de canal e estrangulamento (não ilustradas) ou tubulações que assegurem fornecimento de pressão para, por exemplo, as funções cortantes das BOPs.
Exemplos de pontes de tubulações de comunicação entre LMRPs 16 e as estacas BOP inferior 10 através dos componentes de alimentação direta incluem, mas não se limitam a tubulações de estrangulamento hidráulico, tubulações de canal hidráulico, tubulações de controle de multiplexação hidráulica, tubulações de controle de multiplexação elétrica, tubulações de energia elétrica, tubulações de energia hidráulica, tubulações de energia mecânica, tubulações de controle mecânico, tubulações de controle elétrico, e tubulações de sensor. Em determinadas modalidades, os componentes de alimentação direta de estaca de cabeça de pólo "subsea" incluem pelo menos uma conexão cápsula MUX 40 por meio da qual uma pluralidade de sinais de controle hidráulico são agrupados juntos e transmitidos entre o LMRP 16 e a estaca BOP inferior 10 em um único componentes de alimentação direta monobloco.
Um aparelho para vedar um poço é o BOP. O BOP é um mecanismo de segurança que é usado como uma cabeça de poço de um poço de óleo ou gás. O BOP é configurado para fechar o fluxo do poço na eventualidade da ocorrência de determinadas eventualidades. Um desses eventos de poço pode ser o fluxo descontrolado de gás, óleo ou outros fluidos de eventualidades de uma formação subterrânea no poço. Tal eventualidade de poço é algumas vezes referida como um "kik" ou um "estouro" e pode ocorrer quando a pressão de formação excede a pressão gerada pela coluna de fluido de perfuração. Essa eventualidade de poço é imprevisível e se não forem tomadas medidas para evitar e/ou controlar a mesma, o poço e/ou o equipamento associado pode ser danificado.
O BOP pode ser instalado no topo do poço para vedar o poço em caso de uma das eventualidades acima esteja ameaçando a integridade do poço. Um tipo de BOP, um BOP anular, é convencionalmente implementado como uma válvula para liberar a pressão seja no espaço anular entre um invólucro e uma tubulação de perfuração ou no furo aberto (isto é, furo sem invólucro) durante a perfuração ou operações de conclusão. Outro tipo de BOB1 um BOP de soquete, pode estar situado abaixo do BOP anular e acima da cabeça de poço. Os diferentes tipos de soquetes podem ser geralmente classificados como, (1) soquetes de corte de invólucro para cortar as tubulações de perfuração, invólucro, etc., (2) soquetes de corte cego capazes de tanto vedar um furo aberto quanto cortar tubulação de perfuração, invólucro, etc., e (3) soquetes capazes de vedar na tubulação e pendurar a coluna de perfuração em uma junção de ferramenta.
A Figura 3 ilustra um BOP de soquete 306 situado em um ambiente submarino mais detalhadamente. Uma cabeça de poço 302 pode ser fixada no fundo do mar 304; e o BOP de soquete 306 é preso na cabeça de poço 302. Por clareza, a figura 3 ilustra o BOP de soquete 306 destacado da cabeça de poço 302. Contudo, o BOP 306 é tipicamente fixado na cabeça de poço 302. Uma tubulação de perfuração 308 está ilustrada percorrendo o BOP de soquete 306 e entrando no poço 310. O BOP de soquete 306 pode ter dois blocos de soquete 312 fixados nos pistões correspondentes 314. Os pistões 314 se movem integralmente com os blocos de soquete 312 ao longo das direções AeB para fechar o poço.
Em situações onde o BOP de soquete 306 é usado para cortar a tubulação de perfuração ou outras ferramentas no furo, tendo a força de corte desejada e carga compartilhada através das superfícies de sustentação de carga desejada. Isso pode ser complicado pelas forças variáveis agindo no sistema, como, por exemplo, a força de reação produzida pela tubulação de perfuração quando disposta assimetricamente com relação à superfície de corte do bloco de soquete 312, e uma força produzida pela pressão variável ascendente do salto ou itens adicionais dentro da tubulação de perfuração que devam ser cortadas para vedar o poço, por exemplo, um cabo fixado em uma peça de furo para baixo do equipamento, para citar apenas alguns exemplos.
Para vedar o poço conforme desejado, a cápsula MUX 40 inclui um controlador que controla um sistema de válvulas para abrir e fechar os BOPs. O fluido hidráulico, que é usado para abrir e fechar as válvulas, é comumente pressurizado por equipamento na superfície. O fluido pressurizado é armazenado em acumuladores 31 para operar os BOPs. O fluido armazenado no "subsea" em acumuladores pode também ser usado para auto- corte e/ou executar funções sem fio quando o controle do poço está perdido. O acumulador 31 pode incluir contêineres (vasilhas) que armazenam o fluido hidráulico sob pressão e fornece a pressão necessária para abrir e fechar os BOPs.
Conforme compreendido por aqueles versados na técnica, em
perfuração de mar profundo, para superar as altas pressões hidrostáticas geradas pela água do mar no fundo da operação dos BOPs, o acumulador 31 tem que ser inicialmente carregado para uma pressão acima da pressão ambiente "subsea". Os acumuladores típicos são carregados com nitrogênio, mas à media que aumentam as pressões pré-carregadas, a eficiência do nitrogênio diminui, o que adiciona custos e peso adicionais porque são requeridos mais acumuladores "subsea" para realizar a mesma operação na superfície. Por exemplo, um acumulador de 60 litros (LMRP) na superfície pode ser um volume usável de 24L na superfície, mas a 3000 m de profundidade de água o volume usável é menor do que 4L. Uma preocupação adicional com os acumuladores 31 é que a carga no acumulador 31 é cara, a pressão resultante do acumulador 31 é reduzida conforme ilustrado na Figura 4. Na Figura 4, quando uma válvula é aberta para primeiro usar o acumulador 31, a pressão gerada é Pi no volume V1. à medida que o volume da carga é expandido, a pressão versus curva de volume 402 ilustra que a pressão variável diminui de maneira que em um ponto posterior de uso, uma pressão disponível P2 em um volume V2 é mais baixa do que P1. Isso poderia ser um problema, se a pressão disponível dos acumuladores 31 for mais baixa do que desejado.
Portanto, é desejável proporcionar sistemas e métodos para ter uma pressão desejada disponível para uso sempre que desejado.
Sumário da Invenção De acordo com uma modalidade exemplificativa, há um sistema configurado para mover um bloco de soquete. O sistema inclui: um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e um controlador configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para aplicar pressão para mover o bloco de soquete e para então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete após o primeiro banco de acumuladores ter movido o bloco de soquete para uma primeira distância.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, há um sistema
configurado para cortar um objeto em um impedidor de estouro. O sistema inclui: um sensor de pressão configurado para monitorar uma primeira pressão aplicada em um bloco de soquete do impedidor de estouro e para transmitir um sinal representativo da primeira pressão para um controlador; um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete até que o boco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma terceira pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a terceira pressão é maior do que a segunda pressão, e o controlador é configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que a primeira pressão alcance um valor predeterminado e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, há outro sistema configurado para cortar um objeto em um impedidor de estouro. O sistema inclui: um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover um bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover um bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; uma válvula de descarga conectada a uma tubulação de pressão e configurada para abrir quando a primeira pressão alcançar uma quantidade predeterminada, e um canal conectado à válvula de descarga e configurado para distribuir uma substância pressurizada para abrir uma válvula piloto associada ao segundo banco de acumuladores quando a válvula de descarga se abre.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, há ainda outro sistema configurado para cortar um objeto em um impedidor de estouro. O sistema inclui: um sensor de posição configurado para monitorar uma posição de um bloco de soquete no impedidor de estouro e para transmitir a posição do bloco de soquete para um controlador, um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e um controlador é configurado para calcular uma velocidade de um bloco de soquete e para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que a velocidade do boco de soquete seja substancialmente zero e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, há ainda outro sistema configurado para cortar um objeto em um impedidor de estouro. O sistema inclui: um Pacote de Tubo de Subida Marinha Inferior (LMRP); uma cápsula multiplexadora (MUX) fixada no LMRP e configurada para fornecer funções para o BOP. O BOP configurado para cortar o objeto com um bloco de soquete; um sensor de posição configurado para monitorar uma posição do bloco de soquete e para transmitir a posição do bloco RAM para um controlador; o primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover adicionalmente o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e o controlador é disposto na cápsula MUX e configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover e o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, há um método para cortar um objeto em um impedidor de estouro. O método inclui: determinar uma necessidade para cortar o objeto; monitorar a posição de bloco de soquete do impedidor de estouro; transmitir a posição do bloco de soquete para um controlador; fornecer uma primeira pressão de um primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que bloco de soquete esteja em contato com o objeto; fornecer uma segunda pressão de um segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto; e cortar o objeto.
Breve Descrição dos Desenhos
Os desenhos em anexo ilustram modalidades exemplificativas,
em que:
A Figura 1 é um diagrama esquemático de um equipamento
convencional no mar;
A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma cápsula multiplexadora MUX; A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando um impedidor de estouro de soquete (BOP) disposto no topo do poço;
A Figura 4 ilustra uma pressão versus curva de volume ao usar um acumulador;
A Figura 5 descreve um sistema acumulador com um sensor de posição de acordo com modalidades exemplificativas;
As Figuras 6 e 7 ilustram uma cabeça de cilindro e arranjo de sensor de acordo com modalidades exemplificativas;
A Figura 8 descreve um sistema acumulador com um sensor de pressão de acordo com modalidades exemplificativas;
A Figura 9 descreve um sistema acumulador com uma válvula de descarga de acordo com modalidades exemplificativas;
A Figura 10 ilustra um sistema acumulador de acordo com modalidades exemplificativas; e
A Figura 11 ilustra um fluxograma de método para cortar uma tubulação de perfuração em um poço de acordo com modalidades exemplificativas.
Descrição Detalhada da Invenção
A descrição detalhada que se segue das modalidades exemplificativas se refere aos desenhos que as acompanham. As referências numéricas semelhantes em desenhos diferentes identificam os mesmos elementos ou similares. Adicionalmente, os desenhos não estão necessariamente desenhados em escala. Ainda, a descrição detalhada que se segue não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção está definido nas reivindicações em anexo.
A referência em todo relatório, a "uma modalidade" significa que um aspecto, estrutura, ou característica descrita com relação a uma modalidade está incluído pelo menos em uma modalidade do objeto da matéria descrita. Portanto, o surgimento de frases "em uma modalidade" em vários locais por todo o relatório não se refere necessariamente à mesma modalidade. Além disso, os aspectos, estruturas, ou características podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.
Conforme descrito na seção Antecedentes, como a carga do
acumulador é cara, a pressão remanescente disponível do acumulador é reduzida. Os sistemas e métodos, de acordo com modalidades exemplificativas, podem ter uma pressão desejada disponível para permitir que um bloco de soquete corte de uma coluna de perfuração em um poço do acumulador (ou banco de acumuladores) sempre que desejado bem como fornecer sistemas de controle para seu uso. Os sistemas e métodos exemplificativos serão geralmente operar em ambientes de poço submarino conforme ilustrado com respeito às Figuras de 1 a 3.
De acordo com uma modalidade exemplificativa ilustrada na figura 5, os acumuladores usados em equipamento submarino podem ser divididos em dois grupos de acumuladores: um grupo de funcionamento de acumuladores 502 (que pode incluir um ou mais acumuladores e tem exigências de pressão mais baixa, por exemplo, movimento de um bloco de soquete sem corte) e um grupo de acumuladores de alta pressão 504 (que pode ser um ou mais acumuladores e tem exigências de pressão mais alta para, por exemplo, cortar uma ferramenta). Conforme descrito na seção Antecedentes, uma descarga inicial de um acumulador está em sua descarga de pressão mais alta. Portanto, de acordo com modalidades exemplificativas, esse grupo de funcionamento de acumuladores 502 pode ser usado para quaisquer obrigações de funcionamento gerais que não requeiram alta pressão, isto é, mover um bloco de soquete de corte 506 situado dentro de uma tampa de soquete de corte 510 para uma posição de contato com uma coluna de perfuração 508 (ou tubulação). O grupo de acumuladores de alta pressão 504 pode ser usado para operações que requeiram explosão inicial de alta pressão, por exemplo, cortando a coluna de perfuração 508 e/ou tubulação após o grupo de funcionamento 502 ter posicionado o bloco de soquete 506 próximo à coluna de perfuração 508. Para um exemplo, o grupo de funcionamento de acumuladores 502 poderia ter uma pressão substancialmente de 300 psi (20,7 bar) em um término de curso (fechamento completo) e o grupo de alta pressão de acumuladores poderia ter uma pressão substancialmente de 4000 psi (20,7 bar) no término de seu curso. O término do curso para o grupo de funcionamento de acumuladores é quando bloco de soquete 506 está em contato com a coluna de perfuração 508 ou tubulação. O término do curso para o grupo de acumuladores de alta pressão 504 ocorre a coluna de perfuração 508 é cortado e os dois blocos de soquete 506 estão em contato um com o outro.
Uma explosão de pressão inicial associada requerida para cortar a coluna de perfuração 508 pode ser determinada pelo diâmetro do(s) elemento(s), por exemplo, tubulação e/ou uma coluna de perfuração 508, e propriedades do(s) elemento(s) de material associado. Portanto, podem ser usadas várias variações de configurações de pressão tanto para o grupo de acumuladores de funcionamento 502 quanto o grupo de acumuladores de alta pressão 504 de maneira que uma pressão inicial, por exemplo, a pressão inicial antes de qualquer uso, possa ser na variação de 1500 a 6000 psi (103,4 a 413,7 bar). De acordo com uma modalidade exemplificativa alternativa, a pressão inicial do grupo de acumuladores de alta pressão pode ser na variação de 4000 a 5500 psi (275,8 a 479,2 bar). O grupo de acumuladores de funcionamento 502 e o grupo de acumuladores de alta pressão 504 podem estar na mesma ou em diferente pressão inicial conforme desejado. Os acumuladores de alta pressão 504 podem ser também ligados a todo sistema de pressão de maneira a permitir seletivamente o uso dos acumuladores de alta pressão 504 com outros soquetes funções de poço conforme desejado.
Ao mover o bloco de soquete 506 pode ser desejável conhecer a posição exata do bloco de soquete 506 para auxiliar, por exemplo, na decisão de quando a comutar do grupo de acumuladores de funcionamento 502 para o grupo de acumuladores d alta pressão 504. De acordo com uma modalidade exemplificativa, pode ser usado um sensor de posição 512 para determinar a posição do bloco de soquete 506 dentro da tampa de soquete 510. As Figuras 6 e 7 ilustram uma cabeça de cilindro e um arranjo de sensor de acordo com modalidades aqui descritas. A cabeça de cilindro 602 pode ser conectada ao cilindro 604. O pistão 606, ilustrado em sua posição totalmente aberta, pode ser conectado à cauda de pistão 608 que tem um furo de cauda de pistão 610 se estendendo pelo menos parcialmente através da cauda de pistão 608. A montagem de ímã 612 pode ser concêntrica com e fixada à cauda de pistão 608 por via dos parafusos 614, por exemplo, parafusos não magnéticos em algumas modalidades. Pode ser colocado um espaçador 616, tal como um aro- o, entre a montagem de ímã 612 e a cauda de pistão 608. A montagem de ímã 612 pode incluir dois ou mais ímãs. Um tubo guia de onda fixo 618 pode ser posicionado na cabeça de cilindro 602, e pode pelo menos parcialmente se estender no furo da cauda de pistão 610 da cauda de pistão 608.
Adicionalmente, um elemento ou fio de condução (não ilustrado) pode ser posicionado através do centro do tubo de guia de onda 618. Tanto o fio quanto o tubo de guia de onda 618 pode ser conectado a um transdutor 620, situado fora da cabeça de cilindro 602m através de um orifício de comunicação 622. O transdutor 620 pode ser também configurado para colocar um pulso de interrogação de corrente elétrica no fio de condução. À medida que o soquete 624 se move axialmente, a cauda de pistão 608 e a montagem de ímã 612 se movem axialmente na mesma proporção. Portanto, pela operação do sensor magnetostritivo disposto no mesmo, é possível determinar a posição do soquete 624 e, portanto, a posição do bloco de soquete 506 em uma base contínua. Em outras palavras, de acordo com modalidades exemplificativas, o sistema acima descrito acima pode agir como sensor de posição 512. Mais informação relacionada a esse sistema exemplificativo pode ser encontrada no Pedido de Patente U.S. de série número 11/675,861 intitulado "Sensor de Posição BOP DE SOQUETE" depositado em 16 de fevereiro de 2007, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente à guisa de referência. Podem ser também usados outros métodos para determinar a posição do bloco de soquete 506 conforme desejado.
De acordo com uma modalidade exemplificativa, o sensor de posição 512 pode ser também usado para determinar quando comutar o grupo de acumuladores funcionamento 502 para o grupo de acumuladores de alta pressão 504. Conforme anteriormente descrito, de acordo com modalidades exemplificativas, o grupo de acumuladores funcionamento 502 pode ser usado para quaisquer obrigações de funcionamento geral que não requeiram alta pressão, por exemplo, mover um bloco de soquete de corte 506 situado dentro da tampa do soquete de corte 510 para uma posição de contato com a coluna de perfuração 508 (ou tubulação), e grupo de acumuladores de alta pressão 504 pode ser usado para operações que requeiram uma explosão de pressão inicial alta, por exemplo, cortar a coluna de perfuração 508 e/ou tubulação. O sensor de posição 512 pode determinar o local do bloco de soquete 506 e transmitir essa informação para um controlador (ver controlador 1002 na Figura 10 que está descrito mais detalhadamente abaixo). Quando o local do bloco de soquete 506 alcança uma determinada posição que indique que o bloco de soquete 506 está em contato com a tubulação ou coluna de perfuração 508 (ou alguma outra posição predeterminada), o controlador fecha a válvula 514 e abre a válvula 516 que libera uma pressão alta para permitir que o bloco de soquete 5-6 corte a coluna de perfuração 508.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, pode ser usado um sensor de posição 802 para determinar quando comutar do grupo de acumuladores de funcionamento 502 para o grupo de acumuladores da alta pressão 504 conforme ilustrado na Figura 8. Conforme descrito anteriormente, de acordo com as modalidades exemplificativas, o grupo de acumuladores de funcionamento 502 pode ser usado para quaisquer obrigações de funcionamento geral que não requeira alta pressão, por exemplo, mover um bloco de soquete 506 situado dentro da cobertura de soquete de corte 510 para uma posição de contato com uma coluna de perfuração 508 (ou tubulação), e o grupo de acumuladores de alta pressão 504 pode ser usado para operações que requeiram explosão de pressão alta inicial, por exemplo, cortando uma coluna de perfuração 508 e/ou tubulação. O sensor de posição 802 pode determinar a quantidade de
pressão sendo exercida pelo bloco de soquete 506 e transmitir essa informação para o controlador (ver controlador 1002 na Figura 10 que está descrito mais detalhadamente abaixo). O sensor de posição 802 pode ser um transdutor de pressão absoluto ou diferencial. Quando a pressão se torna maior do que uma quantidade predeterminada, por exemplo, aproximadamente 70 psi (51,7 bar ( que indica que o bloco de soquete 506 está em contato com a tubulação ou coluna de perfuração 508, o controlador fecha a válvula 514 e abre a válvula 516 que libera uma pressão mais alta para permitir que o bloco de soquete 506 corte a coluna de perfuração 508. De acordo com outra modalidade exemplificativa, podem ser usados outros valores de pressão para a determinada quantidade para acionar o controlador 1002 para liberar a pressão alta. Por exemplo, a quantidade predeterminada pode ser um ponto de ajuste de pressão ajustável em software usado pelo controlador 1002. Isso permite a flexibilidade de ter pontos de ajuste de pressão diferentes para ambientes de operação diferentes.
De acordo com modalidades exemplificativas, o sensor de posição 512 do sensor de posição 802 pode ser usado em um mesmo sistema.
O sensor de posição 612 e o sensor de posição 802 podem permanecer como sistemas redundantes separados (podem ser integrados controles diretos conforme desejado). De acordo com uma modalidade exemρIificativa alternativa, o sensor de posição 512 poderia também incluir o transdutor de pressão permitindo que os mesmos sejam integrados no mesmo dispositivo. 1O De acordo com outra modalidade exemplificativa, pode ser usada
uma válvula para comutar automaticamente sobre o grupo de acumuladores de funcionamento 502 para o grupo de acumuladores de alta pressão 504 para cortar uma coluna de perfuração conforme ilustrado na Figura 9. Inicialmente, a cápsula MUX 1008 (ilustrada na Figura 10 como cápsula MUX 1008 e descrita mais detalhadamente abaixo) decide a ou recebe instruções para, cortar a coluna de perfuração 508. O grupo de acumuladores de funcionamento 502 é usado para mover o bloco de soquete 506 em contato com a coluna de perfuração 508. Uma vez que o bloco de soquete 506 esteja em contato com a coluna de perfuração 508, a pressão na cavidade 904 aumenta embora o grupo de acumuladores de funcionamento 502 esteja aberto uma vez que a pressão fornecida não é suficiente para forçar o bloco de soquete 506 para cortar a coluna de perfuração 508 que mantém constante o volume disponível. Quando essa pressão alcança um valor predeterminado, por exemplo, 750 psi (51,7 bar), uma válvula 902, por exemplo, uma válvula de descarga, se abre o que permite que parte do meio pressurizado do grupo de acumuladores de funcionamento 502 por via da tubulação 906, abra a válvula 516. Quando a válvula 516 é aberta, o meio pressurizado do grupo de acumuladores de alta pressão 504 move o bloco de soquete 506 permitindo cortar a coluna de perfuração 508. De acordo com outra modalidade exemplificativa, podem ser usadas outras válvulas de pressão para a determinada quantidade para acionar a válvula 902. Por exemplo, a válvula 902 pode ter uma variação através da qual a quantidade predeterminada pode ser ajustada, como, por exemplo, uma variação de ponto de ajuste de 300 a 1000 psi (20,7 a 68,9 bar). Isso permite a flexibilidade de ter diferentes pontos de ajuste de pressão para diferentes ambientes de operação.
De acordo com modalidades exemplificativas, pode ser usado um sistema de controle 1001 conforme ilustrado na Figura 10 para determinar quando usar cada grupo de acumuladores para mover o bloco de soquete 506. Um controlador 1010 inclui um processador 1002 e uma memória 1006. O software para operar o sistema de controle 1001 pode ser armazenado na memória 1006 e executado pelo processador 1002. O controlador 1010 está ilustrado para ser situado na cápsula MUX 1008, contudo, o controlador 1010 pode também estar situado em uma unidade de superfície onde um operador pode interfacear com o sistema, ou em amos os locais. O sistema pode ser inteiramente automatizado, operado manualmente ou alguma combinação dos mesmos. O sistema de controle ilustra a cápsula MUX 1008 em comunicação com as válvulas 514, 516 e um sensor 1004 que pode ser ou o sensor de posição 512, o sensor de pressão 802 ou um dispositivo combinado que inclua as funções tanto do sensor de posição 512 quanto do sensor de pressão 802.
Para facilitar a descrição, as modalidades exemplificativas que se seguem serão geralmente descritas do ponto de vista de um sistema operado automaticamente controlado pela cápsula MUX 1008, contudo, conforme descrito anteriormente podem ser realizadas outras opções com as modalidades exemplificativas aqui descritas. As ligações de comunicação podem ser elétricas, mecânicas, hidráulicas e/ou combinações das mesmas. Adicionalmente, embora não descrito em detalhe nessa seção, deve ser compreendido que a cápsula MUX 1008 pode também operar e incluir as funções das cápsulas MUX correntes para incluir, mas não ser limitado pela, informação descrita na seção de antecedentes.
De acordo com outra modalidade exemplificativa, a velocidade do bloco de soquete 506 pode ser monitorada pelo controlador 1010 para usar na determinação de quando fechar a válvula 514 e abrir a válvula 516 que libera uma pressão mais alta para permitir que o bloco de soquete 506 corte a coluna de perfuração 508. Conforme descrito acima, o sensor de posição 512 está em comunicação com o controlador 1010 que permite que o controlador 1010 tenha informação em tempo real do bloco de soquete 506. Uma distância percorrida além do tempo pode ser derivada pelo controlador 1010 (uma vez que a informação de posição e tempo está disponível para o controlador 1010) que então permite o cálculo da velocidade do bloco de soquete 506. Quando o bloco de soquete 506 está em contato com a coluna de perfuração 508 e/ou tubulação a velocidade do bloco de soquete 506 vai a zero. Quando a velocidade calculada é zero ou aproximadamente zero (ou qualquer outro ponto de ajuste de velocidade desejado) o controlador 1010 pode ser configurado para fechar a válvula 514 e abrir a válvula 516 que libera uma pressão mais alta para permitir que o bloco de soquete 506 corte a coluna de perfuração 508.
De acordo com modalidades exemplificativas, a cápsula MUX 1008 recebe informação relacionada a vários parâmetros associados com um poço submarino. Quando a informação (ou reunida localmente ou enviada remotamente) indica que os BOPs precisam ser fechados, a cápsula MUX 1008 pode controlar o bloco de soquete de corte 506 para cortar o poço, incluindo quaisquer colunas de perfuração que possam estar no poço, para permitir futura vedação do poço.
Um método para cortar um objeto impedidor de estouro utilizando as modalidades exemplificativas acima descritas está ilustrado no fluxograma da Figura 11. O método para cortar os objetos inclui: uma etapa 1102 de determinação da necessidade de cortar o objeto; uma etapa 1104 de monitoramento de uma posição de um bloco de soquete do impedidor de estouro; uma etapa 1306 de transmissão de posição de um bloco de soquete para um controlador; uma etapa 1108 de provimento de uma primeira pressão de um primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja em contato com o objeto; etapa 1110 de provimento de uma segunda pressão de um segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto; e uma etapa 1112 de corte do objeto. Ao terminar de cortar, o(s) bloco(s) de soquete 506 estarão em contato um com o outro e a cápsula MUX conhece 1008 essa informação recebida do sensor de posição 512, permitindo que a cápsula MUX 1008 então use ou o grupo de acumuladores 502 e 504, como desejado.
De acordo com modalidades exemplificativas, usando os sistemas e métodos exemplificativos acima descritos pode ser reduzida a quantidade (ou volume total) dos acumuladores usados para cortar uma ferramenta. Uma vez que o grupo de acumuladores de pressão alta 504 está "mantido na reserva" para uso para cortar uma tubulação e/ou uma coluna de perfuração 508, podem ser armazenados um menor número de frascos de acumulador no local de poço submarino. A quantidade / tamanho de frascos usados no grupo de acumuladores de alta pressão 504 depende do que é esperado a ser cortado e, portanto, a redução da quantidade / tamanho dos frascos de acumuladores irá variar para cada aplicação específica.
As modalidades exemplificativas acima descritas pretendem ser ilustrativas em todos os aspectos, e não restritivas, da presente invenção. Portanto, a presente invenção é pose ser sujeita a muitas variações na implementação detalhada que pode ser derivada da descrição aqui contida por alguém versado na técnica. Todas essas variações e modificações são consideradas dentro do escopo e espírito da presente invenção conforme definido nas reivindicações que se seguem. Nenhum elemento, ato, ou instrução usada na descrição da presente aplicação deve ser considerado como crítica ou essencial à invenção, a menos que explicitamente assim descrito. Ainda, conforme aqui usado, o artigo "um" pretende incluir um ou mais itens.
Essa descrição escrita usa exemplos do objeto da matéria descrita para possibilitar que qualquer pessoa versada na técnica pratique a mesma, incluindo a construção e o uso de quaisquer dispositivos ou sistemas e execução de quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável do objeto da matéria é definido pelas reivindicações, e pode inclui outros exemplos que possam ocorrer àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos pretendem estar dentro do escopo das reivindicações.
Claims (22)
1. SISTEMA CONFIGURADO PARA MOVER UM BLOCO DE SOQUETE EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, sendo que o dito sistema compreende as etapas de: um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e um controlador configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para aplicar pressão para mover o bloco de soquete e para então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete após o primeiro banco de acumuladores ter movido o bloco de soquete uma primeira distância.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: um meio de percepção em comunicações com o controlador, o meio de percepção configurado para determinar um local do bloco de soquete.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, em que o meio de percepção é pelo menos um de um sensor de pressão e um sensor de posição.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que a primeira distância é uma distância percorrida pelo bloco de soquete de uma posição aberta inicial para uma posição próxima ou a uma ferramenta ou uma coluna de perfuração.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: uma primeira válvula configurada para abrir e fechar o primeiro banco de acumuladores, em que a primeira válvula está em comunicação com o controlador; e uma segunda válvula para abrir e fechar o segundo banco de acumuladores, em que a segunda válvula está em comunicação com o controlador.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o controlador está situado em uma cápsula (MUX) multiplexora.
7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, em que o controlador compreende: um processador para executar instruções de software para controlar o primeiro e segundo bancos de acumuladores para mover o bloco de soquete; e uma memória que armazena as instruções de software.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o segundo banco de acumuladores é configurado para ser conectado a um sistema de pressão inteiro para permitir seletivamente o uso do segundo banco de acumuladores com outros soquetes e funções de poço.
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o bloco de soquete é um bloco de soquete de corte situado no impedidor de estouro.
10. SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, o sistema compreendendo: um sensor de pressão configurado para monitorar uma primeira pressão aplicada em um bloco de soquete do impedidor de estouro e para transmitir um sinal representativo da primeira pressão para um controlador; um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete com a bloco de soquete substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma terceira pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a terceira pressão é maior do que a segunda pressão; e o controlador é configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que a primeira pressão alcance um valor predeterminado e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o objeto é pelo menos um de uma ferramenta ou uma coluna de perfuração.
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, compreendendo adicionalmente: ν uma primeira válvula configurada para abrir e fechar o primeiro banco de acumuladores, em que a primeira válvula está em comunicação com o controlador; e uma segunda válvula configurada para abrir e fechar o segundo banco de acumuladores, em que a segunda válvula está em comunicação com o controlador.
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o controlador está localizado em uma cápsula (MUX) multiplexora
14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, em que o controlador compreende: um processador para executar instruções de software para controlar o primeiro e segundo bancos de acumuladores para mover o bloco de soquete; e uma memória que armazena as instruções de software.
15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o segundo banco de acumuladores está configurado para ser conectado a um sistema total de pressão para permitir seletivamente o uso do segundo banco de acumuladores com outros soquetes e funções de poço.
16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o bloco de soquete é um bloco de soquete de corte situado em um impedidor de estouro (BOP).
17. SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, o sistema compreendendo: um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover um bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; uma válvula de descarga conectada a uma tubulação de pressão e configurada para abrir quando a primeira pressão alcança uma predeterminada quantidade; e um canal conectado à válvula de descarga e configurado para liberar uma substância pressurizada para abrir uma válvula piloto associada com o segundo banco de acumuladores quando a válvula de descarga se abre.
18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 17, em que o primeiro banco de acumuladores não é inteiramente carregado.
19. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 17, em que o segundo banco de acumuladores é configurado para ser conectado a um sistema total de pressão para permitir seletivamente o uso do segundo banco de acumuladores com outros soquetes e funções de poço.
20. SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, o sistema compreendendo: um sensor de posição configurado para monitorar uma posição de um bloco de soquete no impedidor de estouro e para transmitir a posição do bloco de soquete para um controlador; um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; e o controlador é configurado para calcular uma velocidade do bloco de soquete para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que a velocidade do bloco de soquete seja substancialmente zero e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
21. SISTEMA CONFIGURADO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO (BOP), o sistema compreendendo: um pacote de tubo de subida marinha inferior (LMRP); uma cápsula multiplexadora (MUX) fixada no LMRP e configurada para fornecer funções para o BOP; o BOP configurado para cortar o objeto com um bloco de soquete; um sensor de posição configurado para monitorar uma posição do bloco de soquete para transmitir a posição do bloco de soquete para um controlador; um primeiro banco de acumuladores configurado para fornecer uma primeira pressão para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto; um segundo banco de acumuladores configurado para fornecer uma segunda pressão para mover adicionalmente o bloco de soquete para cortar o objeto, em que a segunda pressão é maior do que a primeira pressão; o controlador é disposto na cápsula MUX e configurado para controlar seqüencialmente o primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja substancialmente em contato com o objeto e então controlar o segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto.
22. MÉTODO PARA CORTAR UM OBJETO EM UM IMPEDIDOR DE ESTOURO, o método compreendendo: determinar uma necessidade de cortar o objeto; monitorar a posição de um bloco de soquete do impedidor de estouro; transmitir a posição do bloco de soquete para um controlador; fornecer uma primeira pressão de um primeiro banco de acumuladores para mover o bloco de soquete até que o bloco de soquete esteja em contato com o objeto; fornecer uma segunda pressão de um segundo banco de acumuladores para mover o bloco de soquete para cortar o objeto; e cortar o objeto.
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