BRPI0810508B1

BRPI0810508B1 - vedação para uma coluna de perfuração

Info

Publication number: BRPI0810508B1
Application number: BRPI0810508A
Authority: BR
Inventors: Tom Kjetil Askeland; Per Espen Edvardsen
Original assignee: Siem Wis As
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2018-10-16
Also published as: EP2150681A1; US20100218937A1; WO2008133523A1; CA2685021C; AU2008244727A1; EA016632B1; US8066062B2; AU2008244727B2; DK2150681T3; BRPI0810508A2; EA200901310A1; EP2150681A4; NO20072220L; NO326492B1; CA2685021A1; EP2150681B1; MX2009011427A

Description

(54) Título: VEDAÇÃO PARA UMA COLUNA DE PERFURAÇÃO (51) lnt.CI.: E21B 33/08; E21B 7/12; F16J 15/32 (30) Prioridade Unionista: 27/04/2007 NO 20072220 (73) Titular(es): SIEM WIS AS (72) Inventor(es): EDVARDSEN, PER, ESPEN; ASKELAND, TOM, KJETIL (85) Data do Início da Fase Nacional: 27/10/2009

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VEDAÇÃO PARA UMA COLUNA DE PERFURAÇÃO [001]A presente invenção se refere a uma disposição de vedação para vedação dinâmica em torno de uma coluna de perfuração ou tubulação enrolada, compreendendo uma unidade de vedação dinâmica e alongada, a qual é disposta para envolver a coluna de perfuração, em que a unidade de vedação compreende vedações principais dispostas mutuamente espaçadas na direção longitudinal da unidade de vedação, e em que as ditas vedações principais compreendem, pelo menos, um elemento de vedação no formato de disco ou no formato de anel de um material elástico, tal como um elastômero, disposto para envolver a dita coluna de perfuração.

[002] A invenção pode ser usada para vedação em torno de uma coluna de perfuração ou tubulação enrolada que se movimenta para dentro ou para fora de poços de petróleo e poços de gás, em todos os tipos de poços portadores de água, portadores de fluidos de perfuração ou portadores de hidrocarbonetos, poços que apresentam uma válvula tipo árvore de Natal (válvulas de segurança de poços) colocadas no fundo do oceano, ou em uma plataforma, ou em uma embarcação, ou em uma instalação ou em terra firme.

[003] A invenção se refere a sistemas e métodos que tornam possível a intervenção e perfuração nos acima mencionados poços portadores de água, portadores de fluidos de perfuração ou portadores de hidrocarbonetos, e para poços baseados no fundo do oceano; ambos com e sem a utilização de conexões de tubos do riser para embarcações na superfície ou para outras

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2/10 instalações. O sistema e método são adequados para o trabalho nos acima mencionados poços portadores de água, portadores de fluidos de perfuração ou portadores de hidrocarbonetos, realizado com a ajuda de colunas de perfuração e tubulação enrolada, e também os ditos métodos sendo baseados no uso de novos materiais compósitos e materiais termoplásticos, e ainda em soluções complementares. A coluna de perfuração e a tubulação enrolada serão, de agora em diante, referidas pelo termo coluna de perfuração. Pela expressão ferramentas no interior do poço deve se entender as diferentes ferramentas para operação em um poço, isto é, o equipamento para operações de perfuração, equipamento de intervenção, equipamento para registro, medições, acabamento, etc.

[004] A presente invenção pode ser usada dentro de diferentes áreas. As seguintes áreas podem ser consideradas como exemplos: uso como vedações de unidades em poços terrestres; uso em unidades para circulação continua de fluidos de perfuração; uso para disposição em um riser ou em uma coluna de assentamento; uso em vedações presentes em aplicações submarinas.

[005] A invenção é um desenvolvimento adicional do pedido de patente norueguês NO2005/3394, em nome da presente Requerente.

[006]De modo simplificado, a invenção representará uma vedação dinâmica em torno de uma coluna de perfuração que se movimenta para dentro ou para fora de poços portadores de água, portadores de fluidos de perfuração ou portadores de hidrocarbonetos. A invenção é adequada para

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3/10 situações em que a pressão do poço é tanto superior quanto inferior à pressão circundante na válvula tipo árvore de Natal. Isso significa que a invenção suportará pressões de ambos os lados, durante os procedimentos de operação e teste.

[007]A invenção será especialmente adequada para operações que envolvem perfuração através de tubos de produção existentes em um poço, e especialmente em poços localizados no oceano, onde a invenção, juntamente com outros sistemas, será capaz de contribuir para a remoção da conexão do riser com as embarcações de superfície ou com outras instalações.

[008]Os métodos atuais para realização de intervenções ou perfurações de poços instalados no fundo do oceano com a ajuda de colunas de perfuração ou tubulação enrolada são baseados na utilização de uma conexão de riser entre a boca do poço e o equipamento de superfície localizado em uma embarcação ou em uma instalação. Isto exige uma grande e, consequentemente, uma dispendiosa embarcação ou outras instalações de superfície, as quais devem apresentar suficiente espaço para disposição das válvulas de descarga para os risers, para risers que sejam adequados para profundidades de oceano em que o trabalho irá ocorrer, e também para outros equipamentos que são necessários para controle de pressão e manipulação de emergência.

[009]Atualmente, existem sistemas para vedação dinâmica em que a pressão pode ser tomada apenas de um lado.

[0010] Um dos desafios do funcionamento das vedações dinâmicas existentes é a

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4/10 sua limitação com relação ao atrito que deve ser superado para movimentar a coluna de perfuração para dentro ou para fora do poço, como também a complexidade de diversas peças móveis.

[0011] A presente invenção tem o objetivo de tornar possível a realização de uma operação de intervenção e perfuração de poços mais barata e flexível, como também de reduzir o atrito entre a vedação e a coluna de perfuração e possivelmente proporcionar um gradiente de pressão se forem usadas diferentes vedações.

[0012] No dito documento de patente norueguês NO 2005/3394, é descrito que graxa ou óleo podem ser injetados sob alta pressão entre os conjuntos de vedação. No entanto, não se menciona que um meio de redução de atrito pode ser injetado entre os próprios elementos de vedação na vedação.

[0013] Também é feita referência à patente WO 97/36087 Al, que discorre sobre um infusor disposto dentro de um extrator para proporcionar a lubrificação para a passagem de uma tubulação compósita através dos membros de vedação dentro do extrator e também infunde fluidos nas microfissuras e trincas que ocorrem naturalmente na superfície da tubulação compósita para preencher os vazios e, consequentemente, melhorando a integridade estrutural da tubulação.

[0014] A patente WO 03/042485 A2 discorre sobre uma montagem de controle de pressão de poço que inclui uma estrutura de contenção de pressão anular útil para a manipulação de tubos durante perfuração e outras operações de poço realizadas com pressão anular na boca do poço. A

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5/10 estrutura de contenção de pressão anular inclui uma estrutura de vedação envolvendo uma parede de vedação e uma porta de fluido estendendo através da parede de vedação onde um fluido de lubrificação hidrodinâmica é injetável adjacentemente a um tubo recebido na estrutura de contenção de pressão anular.

[0015] A patente US 3387851 A discorre sobre um aparelho de extração de vedação em série.

[0016] A patente US 3868832 A discorre sobre uma montagem de um cabeçote de perfuração rotativo para operações de formação de poços compreendendo um invólucro estacionário que suporta uma manga rotativa. Uma borracha de extração localizada dentro da manga rotativa recebe de uma maneira deslizante um conjunto de tubos vedados entre relação uns aos outros.

[0017] A patente US 3889959 A discorre sobre um aparelho de perfuração para perfuração por pressão através de terra, compreendendo uma coluna de perfuração, uma montagem de um invólucro da tubulação, uma máquina de perfuração rotativa com manipulação de coluna de perfuração mecanizada e um sistema de manipulação de líquido. Uma unidade de prevenção tendo uma manga de vedação com pressão balanceada veda a extremidade superior do invólucro da tubulação; a pressão de contado da manga de vedação é automática e continuamente adaptada à pressão efetiva do invólucro da tubulação por meio de uma válvula de controle responsiva à pressão que é disposta para liberar a manga de vedação de pressão em resposta à diminuição da pressão do invólucro da tubulação.

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6/10 [0018] O objetivo acima mencionado é alcançado mediante uma disposição de vedação que é definida pela reivindicação independente 1, em que cada uma das vedações principais compreende pelo menos um canal de entrada para injeção entre os dois elementos de vedação em formato de disco ou em formato de anel, ou entre o pelo menos um par de elementos de vedação, de um meio de redução de atrito diretamente contra a coluna de perfuração, cada um dos elementos de vedação tendo uma superfície de vedação em contato com a coluna de perfuração.

[0019] A unidade de vedação pode ser conectada a um injetor disposto para injetar o meio de redução de fricção por meio de uma porta na parede lateral da unidade de vedação.

[0020] O meio de redução de atrito pode ser óleo, graxa ou materiais lubrificantes similares.

[0021] A invenção será agora descrita em maiores detalhes, fazendo-se referência às figuras anexas, nas quais:

a figura 1 mostra uma seção de uma modalidade de uma disposição de vedação, de acordo com a presente invenção;

- a figura 2 mostra uma modalidade de uma disposição de vedação com um elemento de vedação principal;

- a figura 3 mostra uma modalidade de uma disposição de vedação com dois elementos de vedação principais;

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- a figura 4 mostra uma modalidade de uma disposição de vedação com três elementos de vedação principais;

a figura 5 mostra uma modalidade adicional de uma disposição de vedação com um conjunto de elementos de vedação principais; e a figura 6 mostra uma modalidade adicional de uma disposição de vedação com dois conjuntos de elementos de vedação principais.

[0022] A seguir, são descritos exemplos de diferentes modalidades, porém deverá ser entendido que outras possíveis configurações são também possíveis dentro da estrutura da invenção. Uma possível área de aplicação será descrita abaixo, porém a invenção pode também ser usada em outros contextos, conforme descrito anteriormente, como por exemplo, vedação para unidades em um poço ou em terra, uso em unidades para circulação contínua de fluidos de perfuração ou para uso em assentamentos no interior de um riser ou em colunas de assentamento, etc..

[0023] No caso de uma detecção de desgaste ou de vazamentos em um conjunto de vedações, é possível selecionar o acionamento de um novo conjunto de vedações superar tais ocorridos. Isso pode ser repetido quantas vezes sejam necessárias que a unidade projetada seja capaz de receber. As vedações podem ser implementadas dispondo as mesmas de forma pendurada em uma coluna de perfuração.

[0024] No caso de uso de diversas vedações, pode ser estabelecido um gradiente de pressão para o conjunto de vedações.

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8/10 [0025] Um meio de redução de atrito (óleo, graxa, etc.) é injetado através da vedação diretamente dentro da superfície de vedação. O meio de redução de atrito apresenta diversas propriedades, tais como: lubrificação (diminui o atrito); resfriamento; e aumento do efeito de vedação do elemento de vedação mediante preenchimento de quaisquer irregularidades entre o elemento de vedação e a coluna de perfuração.

[0026] Uma aplicação de uma disposição de vedação é descrita no documento de patente NO 2005/3394.

[0027] Um exemplo de um método para acionamento de uma coluna de perfuração 16 dentro de um poço pressurizado através do uso da disposição de vedação dinâmica é apresentado a seguir: a coluna de perfuração 16 entra ou sai do poço (fato importante com relação à pressão excessiva ou subpressão e também com o equilíbrio da pressão) através da vedação dinâmica 10, a qual é ajustada no topo do equipamento temporário de segurança de poço. A coluna de perfuração 16 passa através de preferivelmente um ou diversos conjuntos de vedações principais 20, quando movimentada.

[0028] Os conjuntos de vedações principais 20 podem ser colocados uma distância mútua que leva a somente um dos conjuntos de vedações 20, preferivelmente, ser capaz de ser exposto a uma conexão de tubo na coluna de perfuração 16 em qualquer momento. Entre os conjuntos de vedações 20, pode ser injetado uma graxa ou óleo ambientalmente amigável, sob uma pressão que excede a mais alta pressão externa de

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9/10 tipicamente 5-100 bar (500 - 10000 kPa) . Desse modo, os conjuntos de vedações 20 obterão um suporte para pressão, de modo que possam suportar uma pressão perfuração é externa mais alta. A coluna de acionada para dentro do poço com a ajuda do peso da ferramenta do interior do poço, como também de quaisquer forças exercidas a partir de métodos e sistemas externos.

[0029] Cada um dos conjuntos de vedações principais 20 pode compreender um determinado número de elementos de vedação 30 na forma de discos de vedação, onde os elementos de vedação 30 são preferivelmente formados em um formato de placa ou disco, com uma abertura vazada. Logicamente, outras formas de elementos de vedação 30 são também possíveis. Os ditos elementos de vedação 30 nos conjuntos de vedações principais 20 podem ser feitos de elastômeros, do tipo vazado ou com suporte de pressão interna. Outros materiais compósitos adequados com características apropriadas podem também ser usados.

[0030] figuras anexas,

Conforme pode ser observado nas o meio de redução de atrito é preferivelmente injetado nas vedações principais 20, entre os elementos de vedação 30 através de um canal ou porta 34 na parede lateral da unidade de vedação 10. O dito canal ou porta 34 pode ser um injetor através de tubos 40, injetar o dito meio de redução de atrito. As vedações principais 20 compreendem pelo menos um canal de entrada 36, disposto para receber o meio de redução de atrito através da dita vedação 20 diretamente dentro da superfície de vedação 32 conectado a dispostos a

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10/10 dos elementos de vedação 30 contra a coluna de perfuração 16.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Disposição de vedação para vedação dinâmica em torno de uma coluna de perfuração (16) ou tubulação enrolada, compreendendo uma unidade de vedação dinâmica e alongada (10), a qual é disposta para envolver a coluna de perfuração (16) , onde a unidade de vedação (10) compreende um número de conjuntos de vedações principais (20), dispostas mutuamente espaçadas na direção longitudinal da unidade de vedação (10), caracterizada pelo fato de que as vedações principais (20) compreendem pelo menos um par de elementos de vedação (30) no formato de disco ou no formato de anel de um material elástico, tal como um material elastomérico disposto para envolver a coluna de perfuração (16) , onde cada uma das vedações principais (20) compreende pelo menos um canal de entrada (36) para injeção entre os dois elementos de vedação (30) em formato de disco ou no formato de anel de pelo menos um par de elementos de vedação (30), de um meio de redução de atrito diretamente contra a coluna de perfuração (16) e para dentro de uma superfície vedada (32), em contato com a coluna de perfuração (16) que cada um dos elementos de vedação possui.
2. Disposição de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a unidade de vedação (10) é conectada a um injetor disposto para injetar o meio de redução de atrito através de uma porta (34) na parede lateral da unidade de vedação.
3. Disposição de vedação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de

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2/2 que o meio de redução de atrito é um óleo, graxa ou um material lubrificante similar.

uma

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