CAMPO DA INVENÇÃO

[0001 ] A presente invenção está relacionada a tecnologias de elevação e escoamento, e processos de produção de petróleo. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a uma junta de expansão para conectores hidráulicos. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] O problema técnico a ser solucionado está relacionado a juntas de expansão para conectores hidráulicos. Nesta seara, já é de conhecimento do estado da técnica que na coluna de produção de um poço, geralmente existe uma linha hidráulica adaptada através de clamps ao longo do comprimento da coluna.

[0003] Além disso, as conexões hidráulicas entre as linhas hidráulicas e as válvulas da coluna podem sofrer carregamentos de origem mecânica ou física, conhecido como efeito de push e pull.

[0004] O efeito de push e pull pode ocasionar a falha do conector, principalmente no ponto de vedação, gerando um vazamento e, por consequência, a falha do acionamento da válvula.

[0005] A correção desta falha demanda uma operação de workover com sonda de poço, onde é retirada a coluna para a verificação e correção da falha. Assim, eventuais falhas dessas juntas geram muito prejuízo devido à perda de produção do poço, até que o problema seja sanado e o poço volte a produzir regularmente.

[0006] No atual estado da técnica, juntas de expansão (ou telescópicas) tem sido utilizadas para promover a absorção de movimentos de expansão ou contração (push e pull). No entanto, o número de falha ainda é muito elevado, o que abre espaço para o desenvolvimento de novas tecnologias para esta área específica.

[0007] O documento US4099560A revela um riser marinho, que é suspenso de uma plataforma de perfuração flutuando em um corpo de água e conectado em sua extremidade inferior a uma cabeça de poço. Em adição, o documento prevê que a extremidade superior do riser compreende uma junta deslizante, que pode incluir uma engrenagem de amortecimento de segurança para reduzir ainda mais o movimento ascendente do riser separada. A engrenagem de amortecimento opcional compreende um pistão anular formado pela seção superior da junta de deslizamento que força a água através de orifícios no exterior da seção inferior da junta de deslizamento à medida que o riser abaixo da articulação de deslizamento se move para cima.

[0008] O documento W02016140807A1 revela uma boca de sino para uso em uma operação de fundo de poço offshore que compreende um membro tubular superior e um elemento tubular inferior conectados telescopicamente através de uma junta deslizante, um ou mais pistões ao nível do plano radial que é definido pelo ponto mais baixo da saída lateral e cada uma não axialmente móvel em relação ao elemento tubular inferior, em que a área de seção transversal total do um ou mais pistões é substancialmente a mesma que a área de seção transversal da união deslizante menos a área de seção transversal da tubulação de perfuração. Segundo este documento, o sistema provê uma compensação passiva da ondulação, de modo que a taxa de fluxo do fluido de perfuração medido ao longo da linha de fluxo é livre de perturbações devido a perturbações durante as operações offshore.

[0009] O documento WO2015094819A2 revela um método de implantação de uma coluna tubular articulada em um poço de poço submarino que inclui baixar a coluna tubular no poço submarino a partir de uma unidade de perfuração offshore, em que a coluna tubular tem uma junta deslizante. De acordo com este documento, a junta deslizante compreende um embolo que permite à junta se mover de uma posição retraída a uma posição estendida, absorvendo movimentos relativos entre duas partes da coluna tubular.

[00010] O documento US9631438B2 revela um conector para conectar componentes de um sistema submarino que se estende entre uma cabeça de poço e uma estrutura de superfície, por exemplo, um sistema de elevação. Componentes macho e fêmea são descritos pelo documento, e um dispositivo de trava para bloquear os componentes macho e fêmea juntos quando os dois estão engatados. Os componentes macho e fêmea deste documento incorporam um dispositivo de vedação principal para selar os componentes macho e fêmea em conjunto para conter os fluidos de poço de alta pressão que passam entre eles quando os componentes macho e fêmea estão conectados. O dispositivo de engate também incorpora um segundo dispositivo de vedação configurado para conter fluidos quando os componentes macho e fêmea estão desengatados, de modo que, durante a desconexão, todos os fluidos que escapam da conduta interna são contidos.

[0001 1 ] Em adição, é descrito que o conector pode ser do tipo deslizante, para amortizar movimentos relativos causados pela movimentação do sistema como um todo.

[00012] O documento EP2699757B1 revela uma junta deslizante que possui um tambor tubular interno e um tambor tubular externo, o tambor interno que fica pelo menos parcialmente dentro do tambor externo, a junta deslizante compreendendo ainda um conjunto de vedação, que é operável para proporcionar uma vedação substancialmente fluida entre duas superfícies de vedação compreendendo uma superfície interior do tambor exterior e uma superfície exterior do tambor interior, o conjunto de vedação, incluindo um atuador e uma vedação, sendo o atuador móvel para empurrar a vedação para encaixar com uma das superfícies de vedação. Portanto, este documento revela um elemento de batente para delimitar o fim de curso de um pistão de uma bomba de haste de fundo de poço, em que um elemento da haste compreende um diâmetro externo maior que o diâmetro interno de uma luva, de forma que quando esses elementos se chocam, é impedida a continuidade do movimento do pistão.

[00013] O documento US4176722A revela um sistema marinho de riser de elevação com de duplo propósito que compreende um mecanismo compensador de elevação para eliminar a necessidade de juntas deslizantes na plataforma flutuante. Portanto, este documento revela justamente um sistema que visa evitar a necessidade de uso de conectores hidráulicos como o proposto pela presente invenção.

[00014] Portanto, a partir dos documentos de estado da técnica apresentados, fica claro que, apesar de o atual estado da técnica já adotar o uso de juntas de expansão (ou telescópicas) para promover a absorção de movimentos de expansão ou contração (push e pull), o número de falha ainda é muito elevado, o que abre espaço para o desenvolvimento de novas tecnologias para esta área específica.

[00015] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descrito de forma prática e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00016] O objetivo da presente invenção é o de prover uma junta de expansão para conectores hidráulicos para promover a absorção de movimentos de expansão ou contração (push e pull), que seja mais confiável, reduzindo significantemente o número de falha desses elementos.

[00017] De forma a alcançar o objetivo acima descrito, a presente invenção provê uma junta de expansão para conectores hidráulicos para conectar uma primeira linha hidráulica a uma segunda linha hidráulica, compreendendo uma câmara de comunicação fluídica conectada fixamente, em uma primeira extremidade, à primeira linha hidráulica, em que a primeira linha hidráulica está em comunicação fluídica com o interior da câmara de comunicação fluídica, e em que a conexão entre a primeira linha hidráulica e a câmara de comunicação fluídica é do tipo vedada; e um êmbolo interno à câmara de comunicação fluídica conectado hidraulicamente, através de uma haste deslizante, à segunda linha hidráulica, em que a haste deslizante é conectada de modo deslizante a uma segunda extremidade da câmara de comunicação fluídica, e em que a haste deslizante e o êmbolo proveem uma comunicação fluídica entre a segunda linha hidráulica e o interior da câmara de comunicação fluídica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00018] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[00019] A figura 1 ilustra uma vista de uma junta de expansão para conectores hidráulicos de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00020] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[00021 ] A figura 1 ilustra uma vista de uma junta de expansão para conectores hidráulicos de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção. De acordo com a configuração opcional ilustrada, a junta de expansão para conectores hidráulicos da presente invenção é usada para conectar uma primeira linha hidráulica 41 a uma segunda linha hidráulica 42.

[00022] Para isso, a junta de expansão ilustrada compreende, em sua configuração mais genérica, uma câmara de comunicação fluídica 1 conectada fixamente, em uma primeira extremidade, à primeira linha hidráulica 41 , em que a primeira linha hidráulica 41 está em comunicação fluídica com o interior da câmara de comunicação fluídica 1 , e em que a conexão entre a primeira linha hidráulica 41 e a câmara de comunicação fluídica 1 é do tipo vedada. Assim, fluido proveniente da primeira linha hidráulica 41 é direcionado para o interior da câmara de comunicação fluídica 1.

[00023] A junta de expansão ainda compreende um êmbolo interno à câmara de comunicação fluídica 1 conectado hidraulicamente, através de uma haste deslizante 3, à segunda linha hidráulica 42. Nessa configuração, a haste deslizante 3 é conectada de modo deslizante a uma segunda extremidade da câmara de comunicação fluídica 1. Adicionalmente, a haste deslizante 3 e o êmbolo 2 proveem uma comunicação fluídica entre a segunda linha hidráulica 42 e o interior da câmara de comunicação fluídica 1. Assim, fluido proveniente da segunda linha hidráulica 42 também é direcionado para o interior da câmara de comunicação fluídica 1.

[00024] Deste modo, é efetuada a comunicação fluídica entre a primeira linha hidráulica 41 e a segunda linha hidráulica 42, já que ambas estão em comunicação fluídica com o interior da câmara de comunicação fluídica 1. Opcionalmente, a câmara de comunicação fluídica 1 compreende uma camisa cilíndrica.

[00025] Em adição, como a primeira linha hidráulica 41 e a haste deslizante

3 são conectadas de modo vedante à câmara de comunicação fluídica 1 , o fluido que circula pela câmara de comunicação fluídica 1 é mantido em seu interior, evitando perda de fluido e/ou vazamento de fluido.

[00026] A principal vantagem da invenção ora descrita reside no fato de que a junta de expansão, como apresentada, permite a movimentação relativa entre a primeira linha hidráulica 41 e a segunda linha hidráulica 42 sem prejuízos ao transporte do fluido. Em outras palavras, a junta de expansão da invenção promove a absorção de movimentos de expansão ou contração (push e pull) de linhas hidráulicas de modo eficiente e seguro.

[00027] Uma série de características opcionais pode ser adotada com relação à configuração ilustrada e descrita até aqui, em que algumas dessas características serão descritas nos parágrafos que se seguem.

[00028] Opcionalmente, a haste deslizante 3 pode compreender um tubo oco

23 adaptado para movimentar o corpo do êmbolo 2 na parte interna da camisa.

[00029] Opcionalmente, o corpo do êmbolo 2 também compreende um tubo oco 23 que compreende elementos de centralização 20 adaptados para promover a centralização do corpo do êmbolo 2 no interior da câmara de comunicação fluídica 1. Neste caso, o êmbolo 2 compreende preferencialmente uma área de seção transversal maior que a haste deslizante 3, para facilitar sua centralização no interior da câmara de comunicação fluídica 1.

[00030] Ressalta-se que diversas configurações para os elementos de centralização 20 podem ser adotadas, em que a configuração mais simples seriam anéis de vedação que envolvem externamente o corpo do êmbolo 2.

[00031 ] Opcionalmente, de modo a assegurar uma vedação completa no encaixe entre a haste deslizante 3 e a câmara de comunicação fluídica 1 , a segunda extremidade da câmara de comunicação fluídica 1 pode compreender uma bucha 60 com retentor 61 , em que a bucha 60 é adaptada para permitir o deslizamento da haste deslizante 3, e o retentor 61 é adaptado para manter a vedação do interior câmara de comunicação fluídica 1.

[00032] Opcionalmente, a junta de expansão pode compreender um conector hidráulico 5 conectado à primeira extremidade da câmara de comunicação fluídica 1 , adaptado para efetivar a conexão fluídica entre o interior da câmara de comunicação fluídica 1 e a primeira linha hidráulica 41.

[00033] Da mesma forma, também pode ser adotado um conector hidráulico

5 conectado à haste deslizante 3, em que conector hidráulico 5 é adaptado para efetivar a conexão fluídica entre a segunda linha hidráulica 42 e a haste deslizante 3.

[00034] Os conectores hidráulicos, quando adotados, facilitam a conexão da junta de expansão à primeira linha hidráulica 41 e à segunda linha hidráulica 42. Quaisquer conectores podem ser adotados, de modo que este não representa um limitante ao escopo da presente invenção.

[00035] Ressalta-se que a junta de expansão pleiteada pode ter sua aplicação na interface entre a linha hidráulica e o conector hidráulico que estará acoplado ao corpo de uma válvula qualquer de uma coluna de produção. Assim, a utilização da junta de expansão para conector hidráulico na conexão entre uma linha hidráulica e um conector, permite que os carregamentos mecânicos promovidos pela diferença entre a elongação da coluna e a linha hidráulica (ou vice versa) sejam absorvidos e compensados pela movimentação do êmbolo 2 no interior da câmara de comunicação fluídica 1.

[00036] Em outras palavras, quando uma linha hidráulica for empurrada

(segunda linha hidráulica 42, como ilustrado na figura 1 ) contra a junta de expansão, seu movimento pode ser absorvido pelo êmbolo 2 que se movimenta dentro da câmara de comunicação fluídica 1 em direção à primeira linha hidráulica 41. Por outro lado, quando a linha hidráulica (segunda linha hidráulica 42, como ilustrado na figura 1 ) é puxada no sentido de se afastar da junta de expansão, seu movimento pode ser absorvido pelo êmbolo 2 que se movimenta fora da câmara de comunicação fluídica 1 , em direção oposta à primeira linha hidráulica 41.

[00037] Desta forma, estes esforços não serão transmitidos para o corpo de conector que está conectado à válvula, evitando assim, falhas de vedação na conexão entre as linhas hidráulicas, e, consequentemente, evitando também a perda de estanqueidade do sistema, o que indicaria falha na válvula.

[00038] A junta de expansão para conectores hidráulicos da presente invenção pode ser aplicada integralmente em operações de completação de poços, durante a instalação de linha hidráulica na coluna de produção, sendo, neste caso, posicionada na interface entre o ponto de conexão da linha e a válvula, como, por exemplo, válvula de segurança (DHSV), válvula de completação inteligente, e mandril de injeção química.

[00039] Em adição, a instalação da junta de expansão pode ser realizada como um acessório do sistema hidráulico, em que a conexão pode ser realizada de duas formas: direto no corpo da válvula, através da utilização de conectores hidráulicos, sendo que a outra extremidade da junta de expansão é conectada na interface com a linha hidráulica; ou diretamente na linha hidráulica, em que é deixado um determinado comprimento de linha entre a junta de expansão e a válvula, caso seja desejado permitir certa flexibilidade em função do posicionamento da instalação da válvula na coluna.

[00040] Ainda, uma outra forma de aplicação da invenção, pode ser ao longo do comprimento da linha hidráulica, que vai estar presa à coluna de produção através de clamps, para funcionar como amortecedores de compensação dos esforços mecânicos de elongação da coluna versus linha hidráulica. Neste caso, a quantidade de juntas de expansão a serem posicionadas ao longo do comprimento da linha pode ser definida em função de simulações dos esforços mecânicos que estão previstos para a coluna e linha hidráulica.

[00041 ] Assim, a linha de expansão descrita ate aqui, apresenta uma série de vantagens em relação ao estado da técnica, como uma maior confiabilidade dos sistemas de acionamento da válvula de segurança (DHSV) e dos sistemas de acionamento de válvulas de completação inteligente (ICV).

[00042] A válvula também apresenta um aumento significativo de segurança no caso de necessidade de acionamento da válvula de segurança (DHSV), além da garantia de que a mesma esteja apta para seu funcionamento como barreira de segurança.

[00043] Por fim, também se comprova que o uso da invenção previne perdas de produção associadas ao fechamento inesperado da válvula de segurança (DHSV), o que leva a perdas financeiras elevadas devido à interrupção da produção do poço. Também são evitadas perdas de produção associadas a falhas na abertura da válvula de completação inteligente (ICV), além de reduzir drasticamente os gastos associados a intervenções de workover para reparar falhas destes equipamentos.

[00044] Ressalta-se que inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.