Válvula antierupción con funcionalidad IWOCK y procedimiento.

Un conjunto (45) de válvula antierupción (BOP) configurado para proporcionar funcionalidad de sistema de control de reparación de instalación de pozo

(IWOC) a un árbol (50) conectado a una cabeza (48) de pozo (54), comprendiendo el conjunto BOP:

una parte (44) de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) configurada para unirse a un extremo de una columna ascendente marina (49);

una parte BOP inferior (46) configurada para unirse de forma separable a la parte LMRP; caracterizado por

un módulo de extensión (60) de distribuidor submarino unido a la parte LMRP o la parte BOP inferior y configurado para recibir un fluido a presión y proporcionar un conjunto de funciones al árbol en función del fluido a presión; y

al menos un distribuidor submarino MUX (40,42) unido a la parte LMRP o la parte BOP inferior y

configurada para recibir señales eléctricas y el fluido a presión y para transmitir el fluido a presión al módulo de extensión de distribuidor submarino, en el que

el conjunto de funciones para el árbol es diferente de las funciones proporcionadas a la parte BOP inferior.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11190421.

Solicitante: Hydril USA Manufacturing LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3300 North Sam Houston Parkway East Houston, TX 77032-3411 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JUDGE,ROBERT ARNOLD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > Cierre hermético o tapado de orificios de perforación... > E21B33/076 (especialmente adaptadas para instalaciones bajo el agua)
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > Cierre hermético o tapado de orificios de perforación... > E21B33/035 (especialmente adaptadas para instalaciones bajo el agua (E21B 33/043, E21B 33/064, E21B 33/076 tienen prioridad))

PDF original: ES-2539851_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Válvula antierupción con funcionalidad IWOCK y procedimiento Antecedentes

Campo técnico

Las realizaciones de la materia objeto dada a conocer en la presente memoria versan, en general, sobre procedimientos y sistemas y, más en particular, sobre mecanismos y técnicas para controlar un árbol submarino con controles proporcionados en un conjunto de válvula antierupción.

Exposición de antecedentes En los últimos años, con el aumento en precio de los combustibles fósiles, el interés en el desarrollo de nuevos campos de producción ha aumentado muchísimo. Sin embargo, la disponibilidad de campos de producción en tierra firme es limitada. Así, la industria ha extendido ahora las perforaciones a emplazamientos fuera de costa, que parecen contener una enorme cantidad de combustible fósil.

Convencionalmente, los pozos en los campos petrolíferos y de gas se construyen estableciendo un alojamiento de la cabeza de pozo, y con un conjunto de válvula antierupción (BOP) de perforación instalado encima de la cabeza de pozo, perforando hacia abajo para producir el orificio del pozo mientras se instalan sucesivamente sartas de revestimiento. Cuando termina la perforación, es preciso que el pozo sea convertido para la producción. Para convertir el pozo revestido para la producción, se introduce una sarta de entubado a través del BOP y de un colgador en su extremo superior posado en la cabeza de pozo. Después se retira el conjunto perforador BOP y se lo sustituye con un árbol de navidad que tiene una o más orificios de producción que contienen válvulas accionadas y se extienden verticalmente hasta respectivas tomas laterales de salida del fluido de producción en la pared del árbol de navidad.

Esta disposición ha comportado problemas que, anteriormente, han sido aceptados como inevitables. Así, algunas operaciones en el fondo de pozo han estado limitadas a utillaje que puede atravesar el orificio de producción, a no ser que se retire primero el árbol de Navidad y se lo sustituya con un conjunto BOP. Sin embargo, esto implica poner tapones o válvulas, lo que puede ser poco fiable. El pozo está en una situación vulnerable mientras se intercambian el árbol de Navidad y el conjunto BOP y ninguno de los dos está colocado, lo cual es una operación prolongada. Además, si es necesario sacar la terminación, que consiste esencialmente en la sarta de entubado en su colgador, debe quitarse en primer lugar el árbol de Navidad y ser sustituido por un conjunto BOP. Esto suele implicar taponar y/o matar el pozo.

Otra dificultad que existe en los pozos submarinos está relacionada con proporcionar el debido alineamiento angular entre las diversas funciones, tales como orificios para el flujo de fluidos y conducciones eléctricas e hidráulicas, cuando se apila el equipo para la cabeza de pozo, incluyendo el colgador de las tuberías, el árbol de Navidad, el conjunto BOP y dispositivos de desconexión de emergencia. Dado que hay muchos diseños y fabricantes diferentes de árboles y BOP, en la práctica no puede tenerse la garantía de un debido alineamiento de las funciones.

La Figura 1 (que se corresponde a la Figura 2A de la publicación de la solicitud de patente estadounidense nº US 2010/0025044 A1, cuyo contenido completo es incorpora a la presente memoria por referencia) muestra un conjunto BOP convencional 10 proporcionado encima de una cabeza 12 de pozo. Se proporciona un árbol submarino 14 entre el conjunto 10 y la cabeza 12 de pozo. El árbol submarino 14 tiene una toma 15 para recibir señales hidráulicas y otras. La cabeza 12 de pozo está unida al suelo oceánico 16. Se proporcionan diversas mandíbulas 10a-e en el conjunto 10 para cerrar herméticamente el pozo cuando sea necesario. Hay configurado un conector 18 para conectar el conjunto 10 al árbol 14. Se puede usar la configuración ilustrada en la Figura 1 cuando es preciso realizar trabajos dentro del pozo. Se hace notar que en esta configuración no se proporciona control alguno al árbol 14, ya que la toma 15 no está conectada a ningún sistema de control. También se hace notar que en la actualidad los BOP no están funcionalmente conectados al árbol.

Según se ha expuesto más arriba, cuando el pozo está en producción, se retira el conjunto BOP 10. Sin embargo, si es preciso llevar a cabo trabajo adicional en el pozo, hay que volver a poner el conjunto BOP 10, lo que deja el pozo en producción no operativo durante mucho tiempo.

Una alternativa al uso del conjunto BOP para realizar una reparación es el uso de un sistema de control de de reparación de instalación de pozo (IWOC) , que se ilustra en la Figura 2 (que se corresponde a la Figura 2B de la publicación de la solicitud de patente estadounidense nº US 2010/0025044 A1) . La Figura 2B muestra que el IWOC 19 incluye un control eléctrico-hidráulico de funciones de árbol, un conjunto 20 de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) , un conjunto 22 de desconexión de emergencia (EDP) , etc. El IWOC es controlado por un cordón umbilical 26 de IWOC que se comunica con un navío o una plataforma en la superficie. Los conductos hidráulicos 28 y 30 se comunican con el cordón umbilical 26 de IWOC y proporcionan presión hidráulica al árbol 14 (por medio de

la toma 15) y a una unidad hidráulica 32 de control. El cordón umbilical 26 de IWOC también proporciona comunicación eléctrica a una toma 34.

Sin embargo, para usar la alternativa de IWOC, la operadora del pozo precisa o bien alquilar el equipo de IWOC (que hoy cuesta una magnitud que se mide en millones de dólares) o ser propietaria del equipo de IWOC (que hoy cuesta una magnitud que se mide en decenas de millones de dólares) . Estos elevados costes asociados con el equipo de IWOC son poco deseables para la empresa explotadora del pozo. Además, muchas veces el sistema IWOC debe ser integrado en un LMRP del sistema BOP, lo que conlleva muchas modificaciones al BOP cuando se instala y se retira. Estas operaciones añaden un gasto considerable para la empresa explotadora. En consecuencia, sería deseable proporcionar sistemas y procedimientos que sean mejores que la técnica antecedente.

Sumario Según una realización ejemplar, hay un conjunto de válvula antierupción (BOP) configurado para proporcionar una funcionalidad de sistema de control de reparación de instalación de pozo (IWOC) a un árbol unido a una cabeza de pozo. El conjunto BOP incluye una parte de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) configurada para unirse a un extremo de una columna ascendente marina; una parte BOP inferior configurada para unirse de forma separable a la parte LMRP; un módulo de extensiónde distribuidor submarino unido a la parte LMRP

o la parte BOP inferior y configurado para recibir un fluido a presión y proporcionar un conjunto de funciones al árbol en función del fluido a presión; y al menos un distribuidor submarino MUX unido a la parte LMRP o la parte BOP inferior y configurado para recibir señales eléctricas y el fluido a presión y para transmitir las señales eléctricas requeridas al módulo de extensión de distribuidor submarino. El conjunto de funciones para el árbol es diferente de las funciones proporcionadas a la parte BOP inferior.

Según otra realización ejemplar, hay un sistema para controlar un conjunto de válvula antierupción (BOP) y un árbol unido a una cabeza de pozo, incluyendo el conjunto BOP una parte BOP inferior y una parte de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) . El sistema incluye al menos un distribuidor submarino MUX configurado para unirse a la parte la parte LMRP o a la parte BOP, para recibir señales eléctricas y un fluido a presión, y para proporcionar un primer conjunto de funciones a la parte LMRP, y un segundo conjunto de funciones a la parte... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un conjunto (45) de válvula antierupción (BOP) configurado para proporcionar funcionalidad de sistema de control de reparación de instalación de pozo (IWOC) a un árbol (50) conectado a una cabeza (48) de pozo (54) , comprendiendo el conjunto BOP:

una parte (44) de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) configurada para unirse a un extremo de una columna ascendente marina (49) ; una parte BOP inferior (46) configurada para unirse de forma separable a la parte LMRP; caracterizado por un módulo de extensión (60) de distribuidor submarino unido a la parte LMRP o la parte BOP inferior y configurado para recibir un fluido a presión y proporcionar un conjunto de funciones al árbol en función del fluido a presión; y al menos un distribuidor submarino MUX (40, 42) unido a la parte LMRP o la parte BOP inferior y configurada para recibir señales eléctricas y el fluido a presión y para transmitir el fluido a presión al módulo de extensión de distribuidor submarino, en el que el conjunto de funciones para el árbol es diferente de las funciones proporcionadas a la parte BOP inferior.

2. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 1 que, además, comprende:

una conexión (66) por adaptador en caliente entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y una parte (62) de control del árbol (50) , estando configurada la conexión por adaptador en caliente para transferir directamente al árbol el fluido a presión desde la parte BOP inferior.

3. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 1 que, además, comprende:

una conexión eléctrica (68) acoplable en estado húmedo entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y una parte (62) de control del árbol (50) , transfiriendo la conexión eléctrica acoplable en estado húmedo señales eléctricas entre el módulo de extensión de distribuidor submarino y la parte de control del árbol.

4. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 3 en el que la conexión eléctrica (68) acoplable en estado húmedo está configurada para ser conectada a la parte (62) de control del árbol (50) por medio de un vehículo manejado por control remoto o automáticamente cuando la parte BOP inferior (46) hace contacto con el árbol.

5. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 1 que, además, comprende:

una conexión independiente (70) entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y una parte 30 (62) de control del árbol (50) , estando configurada la conexión independiente para transferir directamente al árbol el fluido a presión desde la parte BOP inferior (46) .

6. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 5 en el que la conexión independiente (70) está configurada para ser conectada a la parte (62) de control del árbol (50) por medio de un vehículo manejado por control remoto.

7. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 1 que, además, comprende:

una cuña (90) del distribuidor submarino entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y una parte (62) de control del árbol (50) , estando configurada la cuña del distribuidor submarino para transferir directamente al árbol el fluido a presión desde la parte BOP inferior (46) .

8. El conjunto BOP (45) de la Reivindicación 7 en el que la cuña (90) del distribuidor submarino está unida de forma amovible a la parte BOP inferior (46) y configurada para moverse a lo largo de un eje predeterminado (z) 40 para conectarse al árbol (50) y desconectarse del mismo.

9. Un sistema para controlar un conjunto (45) de válvula antierupción (BOP) y un árbol (50) unido a una cabeza (48) de pozo (54) , incluyendo el conjunto BOP una parte BOP inferior (46) y una parte (44) de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) , estando el sistema caracterizado por:

al menos un distribuidor submarino MUX (40, 42) configurado para ser unido a la parte BOP inferior o a la 45 parte LMRP, para recibir señales eléctricas y un fluido a presión, y para proporcionar un primer conjunto de funciones a la parte LMRP, y un segundo conjunto de funciones a la parte BOP inferior; un módulo de extensión (60) de distribuidor submarino configurado para ser unido a la parte BOP inferior o a la parte LMRP, para recibir el fluido a presión del distribuidor submarino MUX, y para proporcionar un tercer conjunto de funciones al árbol en función del fluido a presión recibido; y 50 una parte (62) de control configurada para ser unida al árbol (50) y para comunicarse con el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino, en el que el tercer conjunto de funciones para el árbol es diferente del segundo conjunto de funciones proporcionado a la parte BOP inferior.

10. El sistema de la Reivindicación 9 que, además, comprende:

una conexión independiente (70) entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y la parte (62) de control del árbol (50) , estando configurada la conexión independiente para transferir directamente al árbol (50) el fluido a presión desde la parte BOP inferior (46) , y estando configurada la conexión independiente para ser conectada a la parte (62) de control del árbol (50) por medio de un vehículo manejado por control remoto.

11. El sistema de la Reivindicación 10 que, además, comprende:

una cuña (90) del distribuidor submarino entre el módulo de extensión (60) de distribuidor submarino y la parte (62) de control del árbol, estando configurada la cuña del distribuidor submarino para transferir directamente al árbol (50) el fluido a presión desde la parte BOP inferior (46) y estando unida la cuña (90) del distribuidor submarino de forma amovible a la parte BOP inferior y configurada para moverse a lo largo de un eje predeterminado (z) para conectarse al árbol (50) y desconectarse del mismo.

12. Un procedimiento para proporcionar control del árbol mediante una parte inferior (46) de válvula antierupción (BOP) , estando conectada la parte BOP inferior a una parte (44) de conjunto de fondo de la columna ascendente marina (LMRP) para formar un conjunto BOP (45) que está unido de forma submarina al árbol (50) , comprendiendo el procedimiento:

unir un módulo de extensión (60) de distribuidor submarino a la parte BOP inferior (46) o a la parte LMRP (44) ; conectar hidráulicamente el módulo de extensión de distribuidor submarino a un distribuidor submarino MUX (40, 42) ; conectar eléctricamente (64) el módulo de extensión de distribuidor submarino al distribuidor submarino MUX; unir un conector hidráulico (66) al módulo de extensión de distribuidor submarino, estando configurado el conector hidráulico para acoplarse con una correspondiente conexión del árbol; y configurar el módulo de extensión de distribuidor submarino para proporcionar un conjunto de funciones al árbol y para transmitir al árbol un fluido a presión desde el distribuidor submarino MUX.

13. El procedimiento de la Reivindicación 12 que, además, comprende:

conectar el conector hidráulico (66) del módulo de extensión (60) de distribuidor submarino a la correspondiente conexión del árbol (50) .

14. El procedimiento de la Reivindicación 13 que, además, comprende:

usar un vehículo manejado por control remoto para conectar al árbol (50) el conector hidráulico (66) del módulo de extensión (60) de distribuidor submarino.

15. El procedimiento de la Reivindicación 13 que, además, comprende:

usar del peso del conjunto BOP (45) para conectar al árbol (50) el conector hidráulico (66) del módulo de 35 extensión (60) de distribuidor submarino.