ITMI20000235A1 - Sistema di completamento sottomarino con valvole integrali - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA DI COMPLETAMENTO SOTTOMARINO CON VALVOLE

INTEGRALI”

La presente invenzione è relativa a sistemi di completamento sottomarini che incorporano valvole di isolamento per il contenimento del pozzo e per altri scopi.

Giunti di sospensione per la tubazione di alberi di Natale sottomarini presentano tipicamente tappi con fune di accompagnamento (wireline) installati nel foro di produzione come barriera per consentire la rimozione del BOP (dispositivo per la prevenzione delle eruzioni). L'operazione di fissaggio e sigillatura dei tappi con fune di accompagnamento è poco affidabile e allo stesso tempo consuma molto tempo, in particolare alle profondità elevate del pozzo. In aggiunta, sarebbe vantaggioso evitare di dover tirare i tappi con fune di accompagnamento attraverso il camino poiché questo richiede un costoso viaggio del pacchetto del camino inferiore / pacchetto di scollegamento di emergenza.

Il brevetto europeo No 0845577 rivela un complesso di testa del pozzo che comprende un albero in linea accolto all'interno di una carcassa della testa del pozzo ed avente un foro di produzione che include una coppia di valvole a sfera azionate a distanza. Questo elimina la necessità di sistemare tappi con fune di accompagnamento nel foro di produzione e presenta ulteriori vantaggi funzionali. In particolare, questo consente di 'far scorrere l’albero e il giunto di sospensione della tubatura senza scollegare il BOP, e consente la rimozione di un albero orizzontale separato collegato alla testa del pozzo, senza l’utilizzo di un BOP. Tuttavia le valvole e i loro dispositivi di azionamento occupano una quantità relativamente grande di spazio all’interno della testa del pozzo. Di conseguenza, la testa del pozzo e il giunto di sospensione della tubatura accolti in essa devono essere fatti anch'essi di diametro relativamente grande. Le valvole a sfera usate devono per di più avere capacità di taglio per la fune di accompagnamento relativamente limitate.

Il brevetto europeo No. 0624711 rivela un elemento tubolare in cui è applicato un complesso di valvola che comprende una valvola a saracinesca. Dispositivi di azionamento posizionati all'esterno dell'elemento tubolare includono steli di azionamento in impegno con lati opposti della saracinesca della valvola.

La presente invenzione mette a disposizione un sistema di completamento sottomarino comprendente un albero di Natale in linea accolto all'interno di una testa del pozzo, dove l'albero di Natale in linea include un elemento di chiusura delle valvole; dove un organo di accoppiamento per il dispositivo di azionamento di valvola è impegnato funzionalmente con l'elemento di chiusura delle valvole e si estende attraverso pareti dell'albero di Natale in linea e della testa del pozzo, e un modulo di collegamento in derivazione che può venire fissato e sigillato contro la testa del pozzo è collegato ad un pacchetto indipendente di controllo del flusso. Meccanismi relativamente voluminosi di azionamento di valvola possono di conseguenza venire montati all'esterno della testa del pozzo, con solo l'organo di accoppiamento del dispositivo di azionamento, che è piccolo e non invadente, che si estende nell'interno della testa del pozzo e dell'albero. La dimensione dell'albero, del giunto di sospensione della tubatura e della testa del pozzo possono così venire mantenute relativamente piccole. L’organo di accoppiamento del dispositivo di azionamento può venire fatto funzionare manualmente oppure idraulicamente con sovrapposizione manuale facoltativa. In tutti e due i casi il funzionamento manuale può venire eseguito per mezzo di un ROV (veicolo manovrato a distanza).

L'introduzione di valvole contenute all'interno della testa del pozzo porta rimedio all'uso di tappi con fune di accoppiamento, riducendo in questo modo i tempi di percorso, fornisce la manovra a distanza senza i viaggi della fune di accoppiamento e aumenta l'affidabilità del sistema.

Se richiesto, l'elemento di chiusura delle valvole può anche venire utilizzato per tagliare la fune di accoppiamento, la tubatura avvolta o simili passando attraverso l'albero di Natale in linea, in aggiunta al fatto di sigillare il foro in cui è situato l'elemento di chiusura delle valvole. L'elemento di chiusura delle valvole preferibilmente è una saracinesca di valvola che fornisce eccellente capacità di taglio ed è l'elemento di chiusura delle valvole preferito dall'industria petrolifera per un sistema sottomarino.

L'organo di accoppiamento del dispositivo di azionamento può essere un albero del dispositivo di azionamento del tipo a stelo risalente attaccato alla saracinesca della valvola, o in alternativa un albero filettato fissato longitudinalmente impegnato con un dado di sollevamento nella saracinesca della valvola. Preferibilmente, tuttavia, l'organo di accoppiamento del dispositivo di azionamento comprende una coppia di aste di spinta che si estendono ciascuna attraverso la parete della testa del pozzo e disposte in modo da premere su spigoli opposti della saracinesca della valvola per spostarla tra le posizioni aperta e chiusa. Alla rimozione delle aste di spinta non vi è alcun intercollegamento tra l'albero in linea e i suoi dispositivi di azionamento di valvola. L'albero in linea e i dispositivi di azionamento di valvola di conseguenza possono venire installati o rimossi in modo indipendente uno dagli altri.

Il fatto di prevedere l'elemento di chiusura delle valvole come parte integrante del sistema di completamento consente che il sistema di completamento venga isolato rapidamente senza la necessità di azionare tappi con fune di accoppiamento. Quindi non vi è alcuna necessità di far correre il pacchetto inferiore del camino e il pacchetto di scollegamento di emergenza su un camino di sistema di completamento come sarebbe altrimenti richiesto per controllare un intervento sul pozzo e per rimuovere i tappi con fune di accoppiamento prima di aprire il flusso nel pozzo.

L'integrazione degli elementi di chiusura delle valvole o delle valvole di chiusura all'interno sia del foro di produzione che del foro di intercapedine anulare del sistema di completamento assicurerà una sigillatura rapida e affidabile.

Vi sono ulteriori vantaggi operativi che risultano dalla presente invenzione. L'elemento di chiusura delle valvole consentirà di sigillare facilmente la testa del pozzo dopo l'installazione dei componenti del sistema di completamento con l'utilizzo di una nave di trivellazione. Questo può consentire la trivellazione e la sospensione del pozzo in una fase precoce in modo tale che in una data successiva una nave di installazione più fondamentale può iniziare l'installazione del sistema dell'albero di Natale in linea sottomarino. Questo eviterà di utilizzare la nave di trivellazione per una lunga installazione dell'albero di Natale in linea, e di conseguenza ridurrà i costi.

Una flessibilità operativa addizionale può venire ottenuta mediante l’utilizzo del modulo di collegamento in derivazione fissato e sigillato alla testa del pozzo al posto di un modulo integrato di controllo del flusso comprendente un albero di Natale in linea sottomarino. Il modulo di collegamento in derivazione viene poi collegato ad un pacchetto indipendente di controllo del flusso che contiene le apparecchiature necessarie per il controllo del flusso.

La testa del pozzo può essere di struttura unitaria o può comprendere un rocchetto della tubazione separato fissato ad una parte inferiore della testa del pozzo e contenente l'albero in linea.

Ulteriori aspetti peculiari preferiti sono descritti nel seguito in relazione a forme di realizzazione illustrative dell'invenzione mostrata nei disegni.

Figura 1 è una vista schematica in sezione trasversale di una testa del pozzo e di un sistema di completamento con un modulo di collegamento in derivazione in cui è messa in pratica l'invenzione;

Figura 2 mostra dettagli di un albero in linea, saracinesche di valvola e organi di accoppiamento del dispositivo di azionamento che si possono usare nella forma di realizzazione di Fig. 1; e

Figura 3 è una vista in prospettiva che mostra vari componenti del complesso illustrato in Fig. 2.

Il sistema di completamento 10 mostrato in Fig. 1 viene usato con una testa del pozzo 12 che comprende una parte inferiore 14 alla quale è fissato un rocchetto della tubazione 16. Un albero in linea 18 è accolto all'interno del rocchetto della tubazione 16 al di sopra di un giunto di sospensione della tubatura 20. Un foro di flusso della produzione 22 nel giunto di sospensione della tubatura si trova in comunicazione sigillata con un foro di flusso della produzione 24 dell'albero in linea 18; In modo simile, un condotto di flusso di intercapedine anulare 26 del giunto di sospensione della tubatura è in comunicazione con un passaggio di flusso dell'intercapedine anulare inferiore 28 nell'albero in linea 18. Una coppia di guarnizioni anulari 30, 32 collegano il passaggio inferiore 28 con un anello di raccordo in derivazione (bypass) esterno 34 le cui estremità si estendono attraverso la parete del rocchetto della tubazione. Una valvola 36 manovrata idraulicamente o mediante un ROV è posizionata nell'anello di raccordo in derivazione 34. L'estremità superiore dell'anello di raccordo in derivazione 34 è collegato ad un passaggio di flusso dell'intercapedine anulare superiore 38 nell'albero in linea 18 per mezzo di una coppia di guarnizioni anulari 40, 42. Il passaggio di flusso dell'intercapedine anulare superiore 38 a sua volta è in comunicazione con un condotto di intercapedine anulare 74 in un modulo di collegamento in derivazione 70. Il foro di produzione 24 dell'albero in linea è in comunicazione sigillata con un foro di produzione 72 del modulo di collegamento in derivazione 70.

Il foro di produzione 24 nell'albero in linea 18 contiene una coppia di valvole a saracinesca 50, 52 azionate per mezzo di alberi di accoppiamento con il dispositivo di azionamento opposti nella forma di aste di spinta 54, 56, 58, 60. Questi si estendono attraverso aperture presenti nel rocchetto della tubazione 16, le quali aperture sono sigillate con l’albero in linea 18 per mezzo delle guarnizioni anulari 30, 42 e di guarnizioni anulari addizionali 62 e 64. Insieme queste guarnizioni servono anche a definire camere delle valvole 50, 52, come è descritto ulteriormente più avanti.

Il semplice modulo di collegamento in derivazione 70 che non contiene alcuna valvola agisce da connettore accoppiabile esternamente con il rocchetto della tubazione 16 dopo l'installazione dell'albero in linea 18. Il foro di produzione 72 e il condotto di intercapedine anulare 74 nel modulo di collegamento in derivazione 70 sono collegati rispettivamente con linee di raccordo in derivazione 76, 78 che comunicano con un pacchetto di controllo del flusso 80 che contiene le valvole che possono essere necessarie per controllare i flussi di produzione e nell'intercapedine anulare in un dato sviluppo di pozzo, sostituendo in questo modo la funzione di un albero di Natale sottomarino. Il pacchetto di controllo del flusso 80 è collegato ad una linea del flusso di produzione o collettore 82 e può contenere altre apparecchiature essenziali per il particolare sviluppo del pozzo, come un parzializzatore di produzione, bocchelli di iniezione di sostanze chimiche e apparecchiature di controllo e monitoraggio. Il modulo di collegamento in derivazione 70 può anche contenere passanti per linee elettriche, fibre ottiche e/o idrauliche di servizio nella parte bassa del pozzo, come è illustrato schematicamente in 84. Queste linee possono essere collegate con il modulo di controllo del flusso 80 o con un altro centro dei controlli sottomarini in prossimità (non mostrato).

Le Figure 2 e 3 mostrano componenti dell'albero in linea 18 e delle sue valvole a saracinesca in maggior dettaglio. L’albero in linea 18 è sigillato in corrispondenza della sua circonferenza esterna con la superficie interna 84 della parete de! rocchetto della tubazione per mezzo delle guarnizioni circonferenziali 30, 42, 62, 64. Queste guarnizioni sono separate in direzione longitudinale per mezzo di anelli distanziatori / eccitatori 86, 88 e 90. L'anello 86 contiene una singola apertura 126 in allineamento con l'anello di raccordo in derivazione 34 e il passaggio di flusso dell’intercapedine anulare 28 per consentire la comunicazione di fluido tra questi.

Gli anelli 88 e 90 includono ciascuno due aperture 96, 98 e 92, 94 rispettivamente. Queste sono allineate con aperture 100, 102, 104, 106 presenti nel rocchetto della tubazione 16 per l'accoglimento delle aste di spinta 54, 56, 58, 60. Cavità 108 e 110 si estendono trasversalmente attraverso le pareti dell'albero in linea 18, intersecandosi con il foro di produzione 22 e allineate con le aperture 104, 94, 92, 106 e 102, 96, 98, 100 rispettivamente. Saracinesche di valvola 116, 118 che contengono fori passanti 112, 114 sono accolte rispettivamente all'interno delle cavità 108, 110.

L'albero. 60 di accoppiamento del dispositivo di azionamento può cosi estendersi attraverso le aperture 106, 92 per spingere la saracinesca 116 verso l'apertura 94, e parzialmente dentro di lei, portando in questo modo in allineamento il foro passante 112 e il foro 22 dell'albero in linea, per aprire la valvola a saracinesca 50. L'albero di accoppiamento del dispositivo di azionamento 58 si può estendere attraverso le aperture 104, 94 per spingere la saracinesca 116 verso l’apertura 92 e parzialmente dentro di lei, portando il foro passante 112 fuori dairallineamento con il foro 22 dell'albero in linea, per chiudere la valvola 50. Le aste di spinta 54 e 56 agiscono in modo simile per spostare la saracinesca 118 e aprire e chiudere la valvola 52. Sedi flottanti 120, 122 e 124, 128 per le valvole sono disposte in tasche di sede ricavate nel foro di produzione 22 dell'albero per fare tenuta contro le saracinesche di valvola 116 e 118 rispettivamente, in una maniera ben nota alle persone che si occupano del campo delle valvole a saracinesca. Le aste di spinta 54, 56, 58, 60 si estendono attraverso boccole 130, 132, 134, 136 imbullonate e sigillate contro il rocchetto della tubazione 16. Queste boccole contengono guarnizioni 138 (mostrate solo in relazione alle boccole 134, 136, che sono illustrate in sezione) che collaborano con le guarnizioni 64, 62, 42 per sigillare le cavità 108, 110 delle valvole. Perforazioni 140, 142 che si estendono dai fori passanti 112, 114 alle cavità 108, 110 delle valvole aiutano a mettere in pressione le cavità 108, 110 delle valvole e pertanto a mantenere la tenuta tra la sede e la saracinesca in un modo noto. Se è richiesto il contenimento di pressione sotto l'albero in linea senza la necessità di fare tenuta contro una contropressione dal sopra dell'albero in linea, le sedi 122 e 128 possono venire omesse.

La Fig. 3 mostra la sede 120, la saracinesca 116, la guarnizione 62 e l'anello distanziatore 88 in prospettiva.

Se desiderato, l'anello di raccordo in derivazione 34 e la valvola 36 possono essere incorporati nel corpo dell'albero in linea, con la valvola 36 manovrata per mezzo degli alberi di accoppiamento del dispositivo di azionamento in un modo simile alle valvole 50 e 52. Gli alberi di accoppiamento del dispositivo di azionamento possono venire spostati manualmente, e questo include mediante ROV, oppure mediante qualsiasi dispositivo di azionamento lineare adatto posizionato all'estemo del rocchetto della tubazione. Per esempio, si possono utilizzare dispositivi di azionamento di valvola idraulici noti che incorporano una sovrapposizione manuale. In modo noto, le saracinesche di valvola e/o le sedi possono essere provviste di facce indurite o di inserti adatti per funi di accompagnamento, tubature avvolte e altri oggetti inseriti attraverso il foro di produzione 22 dell'albero in linea che esercitano un'azione di taglio.

Anche se è illustrato come componente separato, l'albero in linea e il suo elemento di chiusura delle valvole o i suoi elementi di chiusura delle valvole se desiderato possono essere integrati nel giunto di sospensione della tubatura accolto al'interno della testa del pozzo o del rocchetto della tubazione.

La presente invenzione è ideale per sviluppi in acque profonde dove essa fornisce risparmi sostanziali dei tempi di installazione e di viaggio, quantunque fornisca inoltre vantaggi di una migliore affidabilità e facilità di utilizzo in acque meno profonde.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di completamento sottomarino comprendente un albero di Natale in linea accolto all'interno di una testa del pozzo, dove l'albero di Natale in linea include un elemento di chiusura delle valvole; dove un organo di accoppiamento per il dispositivo di azionamento di valvola è impegnato funzionalmente con l'elemento di chiusura delle valvole e si estende attraverso pareti dell'albero di Natale in linea e della testa del pozzo, e un modulo di collegamento in derivazione che può venire fissato e sigillato contro la testa del pozzo è collegato ad un pacchetto indipendente di controllo del flusso.
2. 2 Sistema di completamento come definito nella rivendicazione 1 nel quale l'elemento di chiusura delle valvole è una saracinesca di valvola.
3. 3 Sistema di completamento come definito nella rivendicazione 2 nel quale l'organo di accoppiamento del dispositivo di azionamento comprende una coppia di aste di spinta che si estendono ciascuna attraverso la parete della testa del pozzo e disposte in modo da premere su spigoli opposti della saracinesca della valvola per spostarla tra le posizioni aperta e chiusa.
4. 4 Sistema di completamento come definito in una qualunque delle rivendicazioni precedenti comprendente un rocchetto della tubazione fissato ad una parte inferiore delle testa del pozzo e contenente l'albero in linea.