Patent BR-102014030817-A2 (BR)
Title: instalação de perfuração offshore e método para perfuração offshore
Inventor: LOOIJEN PETER
IPC: E21B19/08
Filed: 2014-12-09
Abstract: relatório descritivo da patente de invenção para "instalação de perfuração offshore e método para perfuração offshore". [001] a presente instalação refere-se a uma instalação de perfuração offshore que compreende uma plataforma selecionada a partir do grupo que compreende um navio, um pontão, uma plataforma autoelevatória e que compreende adicionalmente uma coluna de perfuração conectada de forma acionável com a dita plataforma e opcionalmente dotada de um compensador de movimento de caturro, em que, na extremidade inferior da mesma, a coluna de perfuração é dotada de uma broca de perfuração e em que uma esteira submarina que pode ser suspensa a partir da plataforma é colocada em um fundo do mar, e em que meios de fixação montados na esteira submarina são fornecidos para fixar a coluna de perfuração em relação à esteira submarina, em que os meios de fixação são incorporados como um mandril que é disposto para fixar a coluna de perfuração ao mesmo tempo em que permite a rotação da coluna de perfuração. a invenção também se refere a um método para perfuração offshore que faz uso de tal uma instalação de perfuração offshore. [002] o método conhecido e a instalação de perfuração offshore conhecida são conhecidos a partir do documento no wo02/36931 e podem ser ilustrados com referência à figura 1. [003] ao contrário da perfuração submarina como conhecida a partir do documento de patente us-a-3.741.320, a perfuração offshore de poço aberto é normalmente feita usando equipamento de perfuração montado em superfície em uma plataforma, como um navio (flutuante) 1 conforme mostrado na figura 1, ou em um pontão ou plataforma autoelevatória (fixada ao fundo do mar por meio de pernas). [004] o equipamento de perfuração compreende: - meios para montagem (produção) e desmontagem (quebra) da coluna de perfuração; - um motor 2 para girar a coluna de perfuração 7; - um guincho 3 para baixar, içar e alimentar a coluna de perfuração 7; -e, no caso de um de um navio flutuante, um compensador de movimento de caturro 4. [005] nessa instalação da técnica anterior, o controle do peso na broca (wob) e a taxa de penetração (rop) da broca de perfuração 5 são controlados a partir da plataforma. a coluna de perfuração 7 é acionada continuamente ou descontinuamente até que atinja a profundidade-alvo. uma aplicação típica é a investigação geotécnica de sítios. na perfuração offshore para investigação geotécnica de sítios, ferramentas embutidas são usadas para determinar vários parâmetros de solo, como comprimento, tipo, etc.. essas ferramentas exigem uma broca de perfuração estacionária 5 em relação ao fundo do mar 27 a fim de coletar dados de boa qualidade. os meios montados em superfície para compensar os movimentos de caturro 4 não são ideais a esse respeito e têm erros que resultam em deslocamento ou variação de força na broca de perfuração 5. em operações normais, essas variações são diretamente transferidas à broca de perfuração 5, criando perturbações do solo sob a broca de perfuração 5. uma vez que se faz com que a broca de perfuração 5 avance para uma determinada profundidade de interesse, a rotação é parada e a coluna de perfuração 7 é fixada à esteira submarina 26 utilizando-se uma braçadeira estacionária 15. durante a amostragem, os erros do compensador de movimento de caturro 4 serão transferidos para a esteira submarina 26 e a partir da base submersa, para o fundo do mar 27. embora a base submersa seja dimensionada em peso e área de rolamento de modo que os movimentos residuais sejam reduzidos a um nível aceitável, o setor ainda busca melhorias. [006] os meios de fixação montados na esteira submarina, de acordo com o documento no wo02/36931, são incorporados como um mandril para fixar a coluna de perfuração ao mesmo tempo em que permite ainda a rotação da coluna de perfuração. há vários modelos de mandril que permitem uma rotação livre ao mesmo tempo em que limitam a tubulação. isso permite controlar a tubulação de perfuração na extremidade inferior (no fundo do mar), o que tem uma vantagem maior sobre o controle na parte superior, uma vez que erros de deslocamento e erros de variações de força na broca de perfuração resultam em menor número em um processo de perfuração melhor controlado. outras instalações de perfuração offshore da técnica anterior com equipamento de perfuração montado em superfície somente fixam a coluna de perfuração quando a amostragem é concluída e a tubulação não está girando. [007] de acordo com a invenção, um método para perfuração offshore e uma instalação de perfuração offshore são agora propostos, de acordo com uma ou mais das reivindicações anexas. [008] o mandril usado na instalação de perfuração offshore da invenção compreende um alojamento que é sustentado pela esteira submarina, sendo que no dito alojamento são fornecidos meios de fixação em forma de cunha para fixar a coluna de perfuração, cujos meios de fixação em forma de cunha têm uma rotação que permite acoplamento com o dito alojamento. outras propriedades benéficas são fornecidas nas reivindicações dependentes. [009] é benéfico, por exemplo, equipar o mandril com meios de acionamento verticais. nesse caso, pode ser gerado mais peso sobre a broca em função do esforço axial para baixo disponível nos meios de acionamento comparado ao controle de superfície, à medida que a coluna de perfuração estará, no último caso, mais propensa ao empeno devido ao seu comprimento relativamente longo e sem apoio na coluna de água. esse aspecto da invenção traz a possibilidade de perfurar em formações duras: - em águas relativamente rasas onde o peso insuficiente pode ser adicionado devido ao comprimento limitado disponível; - na camada mais superficial do fundo, visto que os meios de acionamento podem gerar a força para baixo necessária quando a coluna de perfuração é sustentada radialmente pelo mandril; - em general, ao encontrar camadas duras, a perfuração pode ser realizada utilizando-se uma coluna de perfuração com menos peso, visto que os meios de acionamento fornecem o esforço axial para baixo, sem depender do peso da própria coluna de perfuração. [0010] de forma adequada, o mandril é dotado de um cilindro ou cilindros hidráulicos que conectam o mandril com a esteira submarina. cilindros hidráulicos são meios de acionamento eficazes e bem conhecidos que podem ser utilizados de forma vantajosa para acionar o mandril na direção vertical. [0011] em uma outra modalidade preferencial, os meios de fixação são incorporados com um primeiro mandril e um segundo mandril, ambos dispostos para fixar a coluna de perfuração ao mesmo tempo em que permitem a rotação da coluna de perfuração. os meios de acionamento do primeiro mandril e do segundo mandril são preferencialmente operáveis de forma independente. permitindo-se que o primeiro mandril e o segundo mandril possam ser acionados de forma independente e sejam acionados repetidamente um após o outro, é possível empurrar a coluna de perfuração para baixo ou puxar a coluna de perfuração para cima. uma alimentação contínua (taxa de penetração) pode então ser gerada utilizando-se esses dois mandris, ambos com seus respectivos meios de acionamento verticais. utilizando-se os mandris em um movimento repetitivo, um deles empurra a coluna para baixo enquanto o outro está golpeando novamente, para assumir o movimento para baixo assim que o outro mancal atingir o final de seu golpe. e assim por diante, até que a broca de perfuração atinja a profundidade-alvo. a braçadeira estacionária pode ser adicionada como um suporte para continuar o trabalho em modo 'normal' em caso de falha dos meios de acionamento dos mandris. os dois mandris também podem ser usados em conjunto para dobrar o esforço axial para baixo disponível. [0012] um outro aspecto da instalação de perfuração offshore da invenção é que o mandril ou mandris podem acomodar diâmetros de coluna de perfuração na faixa de pelo menos 125 a 250 mm. essa grande faixa de braçadeiras permite o uso de tubulações de perfuração padrão e colares de perfuração. o mandril pode, então, se fixar sobre uma grande variedade de diâmetros encontrados em uma coluna de perfuração, como um corpo de tubulação de perfuração convencional, uma conexão ou um colar de perfuração. [0013] o mandril ou mandris podem preferencialmente ser expandidos para permitir a passagem da broca de perfuração, incluindo a broca de perfuração em sua extremidade inferior e qualquer conexão ou colar de perfuração acima da broca de perfuração. se a broca pode passar o mandril, a coluna de perfuração pode ser manejada de forma independente do manejo da esteira submarina. isso torna o manejo no convés da plataforma menos complexo e permite uma reentrada relativamente simples do furo de perfuração. a reentrada é por vezes necessária para recolocar ou inspecionar a broca de perfuração ou para abandonar o furo em função de condições climáticas ruins, de forma que a perfuração não pode começar ou continuar e que a coluna de perfuração precisa ser puxada novamente para o convés. a esteira submarina pode então permanecer no fundo do mar na mesma posição acima do furo e, se a broca de perfuração for recolocada quando as condições climáticas estiverem novamente favoráveis, a coluna de perfuração pode ser baixada em direção ao furo de perfuração e continuar perfurando na última elevação alcançada. [0014] outras características benéficas que são aplicadas independentemente umas das outras e que caracterizam o mandril ou mandris preferencialmente usados na instalação de perfuração offshore da invenção são: - que os meios de fixação em forma de cunha são fixos em um tubo interno que é conectado com o alojamento através de rolamentos, de modo a permitir que o tubo interno e os meios de fixação possam girar de forma conjunta dentro do alojamento sendo, apesar disso, imóveis com relação ao alojamento, na direção vertical; - que os meios de fixação em forma de cunha são conectados de maneira deslizante com um anel de suporte em forma