BR0114453B1

BR0114453B1 - plataforma flutuante.

Info

Publication number: BR0114453B1
Application number: BRPI0114453-7A
Authority: BR
Inventors: Per Herbert Kristensen; Ida Husem; Erik Pettersen
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2010-03-09
Also published as: EP1332085A1; BR0114453A; WO2002028704A1; DE60126420D1; NO20005066L; EP1332085B1; NO316371B1; ATE353076T1; US7117810B2; WO2002028704A9; AU2001296091A1; US20040040487A1; NO20005066D0

Description

"PLATAFORMA FLUTUANTE"

A invenção refere-se a uma plataforma flutuante paraperfuração e produção de hidrocarbonetos em alto mar, compreendendo umconvés equipado com equipamento de perfuração e/ou produção, e umasubestrutura compreendendo um pontão inferior e colunas conectando opontão ao convés, onde a plataforma, quando em serviço, fica sujeita a forçasde onda que causam movimento de balanço, inclinação e oscilação daplataforma no mar, onde um movimento de balanço da plataforma causa umdeslocamento vertical do centro de flutuação da plataforma, o que, por suavez, causa uma mudança na altura metacêntrica da plataforma.

Estruturas flutuantes sofrem movimento no mar devido àsondas. Ondas no mar são um fenômeno muito complexo, e a estrutura ficasujeita a ondas provenientes de diferentes direções e tendo diferentes períodosde oscilação. A estrutura flutuante sofre tanto um movimento de deriva, ouseja, um deslocamento da estrutura, como um movimento oscilatório. Omovimento oscilatório pode ser dividido em seis componentes de movimentoalternante linear ao longo de três eixos, ou seja, duas direções horizontais edireção vertical, e movimento alternante rotativo ao redor dos mesmos trêseixos. Em uma estrutura flutuante, normalmente são os três componentes demovimento oscilatório que são de maior interesse, ou seja, movimentovertical para cima e para baixo, normalmente chamado de balanço,movimento alternante rotativo ao redor de um eixo longitudinal horizontal,normalmente chamado de movimento de inclinação, e movimento alternanterotativo ao redor de um eixo transversal horizontal, normalmente chamadomovimento de arfagem. O movimento oscilatório geralmente ocorre tanto noperíodo de excitação das ondas como em períodos naturais da estrutura paraos diferentes componentes de movimento, ou seja, os períodos de oscilação daestrutura para os diferentes componentes de movimento se a estrutura forsujeita a uma excitação sendo permitida oscilar livremente ou apenas com umpequeno amortecimento.

Oscilações de estruturas flutuantes são descritas na teoriahidrodinâmica clássica, por exemplo, em "Principies of Naval Architecture"(Princípios de Arquitetura Naval) publicado pela Sociedade de ArquitetosNavais e Engenheiros de Marinha nos EUA.

Um conceito central na teoria de hidrodinâmica é a alturametacêntrica que é a distância vetical do centro de gravidade da estrutura atéseu metacentro. A freqüência natural de movimento de inlinação e arfagemdepende da altura metacêntrica, uma vez que uma estrutura tendo uma grandealtura metacêntrica sofre movimento forte de inclinação e arfagem, enquantouma estrutura tendo uma pequena altura metacêntrica sofre movimento lentode inclinação e arfagem.

No movimento de deslocamento ascendente, a estruturadesloca menor volume de água, e o centro de flutuação é, desse modo,movido para baixo na estrutura. No movimento de balanço descendente, aestrutura desloca maior volume de água, e o centro de flutuação é,dessemodo, movido para cima na estrutura. O metacentro depende da posição docentro de flutuação, entre outros fatores e, conseqüentemente, também émovido para baixo e para cima no movimento de balanço descendente,respectivamente. Entretanto, o centro de gravidade independe da posição daestrutura e do movimento do mar e, conseqüentemente, a altura metacêntricaaumenta no movimento de balanço descendente, enquanto diminui nomovimento de balanço ascendente.

Para uma plataforma flutuante, é desejável que seusmovimentos de balanço, inclinação e arfagem sejam tão pequenos quantopossíveis e não tão rápidos. Devido ao movimento de inclinação e arfagemdepender da altura metacêntrica, e devido à altura metacêntrica ser alteradadurante o movimento de balanço, o movimento de inclinação e arfagem éafetado até um certo grau pelo movimento de balanço. Se o movimento deinclinação e arfagem tiver um período natural que seja um inteiro múltiplo domovimento de balanço, o movimento de balanço pode intensificar omovimento de inclinação e arfagem. O fenômeno é chamado de efeitoMathieu. Para a maioria das estruturas flutuantes, o efeito Mathieu tem poucosignificado prático, mas para outras plataformas flutuantes ele pode ser umproblema. O efeito Mathieu também pode ser observado em testes demodelos, e provado por cálculos numéricos.

Conseqüentemente, para reduzir o movimento de inclinação earfagem de uma plataforma flutuante, é vantajoso reduzir o movimento debalanço.

A US 3.986.471 descreve um dispositivo para amortecer omovimento de balanço de um vaso semi-submersível tendo uma pequena árealinha d'água, onde a flutuação é essencialmente provida por um pontão. Estedocumento descreve uma placa de amortecimento tendo válvulas ou controlesde fluxo similares localizados no mar, e que amortecem o movimento debalanço.

A US 4.934.870 descreve uma estrutura flutuante tendomovimento de balanço limitado. Um membro alongado tem uma extremidadeinferior conectada ao leito do mar, e um meio de tracionamento extensívelconectado entre um convés de plataforma e a extremidade superior domembro alongado. O meio de tracionamento inclui meios de exercer forçaanti-balanço .

Estas estruturas conhecidas reduzem, mas não eliminam, omovimento de balanço. Conseqüentemente, a intensificação do movimento deinclinação e arfagem devido ao movimento de balanço é reduzido, mas nãoeliminado.

Para reduzir e, de preferência, eliminar a intensificação domovimento de inclinação e arfagem devido ao movimento de balanço, seriadesejável reduzir ou eliminar o impacto funcional real do movimento debalanço sobre o movimento de inclinação e arfagem.

O objetivo da invenção é prover uma plataforma flutuanteonde o efeito do movimento de balanço sobre o movimento de inclinação earfagem é reduzido ou eliminado.

O objetivo é atingido com uma plataforma flutuante do tipomencionado na introdução, que é caracterizada pelas características que estãoreveladas nas reivindicações.

Assim, a invenção refere-se a uma plataforma flutuante paraperfuração ou produção de hidrocarbonetos em alto mar, compreendendoconveses equipados com equipamento de perfuração e/ou produção, e umasubestrutura compreendendo um pontão inferior e colunas conectando opontão ao convés, onde a plataforma, quando em serviço, fica sujeita a forçasde onda que causam movimento de balanço, inclinação e oscilação daplataforma no mar, onde um movimento de balanço da plataforma causa umdeslocamento vertical do centro de flutuação da plataforma, o que, por suavez, causa uma mudança na altura metacêntrica da plataforma. Na invenção,porções das colunas nas porções que são movidas através da linha d'águadurante o movimento da plataforma no mar, são adaptadas de modo que omomento de inércia da área com respeito a um eixo central das colunasdiminui à medida que a distância do pontão aumenta, de modo que omomento de inércia da área da área da linha d'água aumenta no movimentode balanço e diminui no movimento de balanço descendente. Além disso, ascolunas são adaptadas de modo que a mudança no momento de inércia da áreada área da linha d'água durante o movimento de balanço essencialmentecompense a mudança na altura metacêntrica como uma conseqüência dodeslocamento do centro de flutuação da plataforma.

A invenção será descrita agora com mais detalhe em conexãocom um modo de realização específico, e com referência aos desenhosanexos, nos quais:A Fig. 1 é uma vista lateral de uma plataforma flutuante deacordo com a invenção;

A Fig. 2 é uma vista de topo em seção transversal daplataforma na Fig. 1, tomada ao longo da linha II-II;

A Fig. 3 mostra a plataforma na Fig. 1 durante um movimentode inclinação/arfagem;

A Fig. 4 mostra a plataforma na Fig. 1 durante um movimentode balanço;

A Fig. 5 é uma vista lateral de uma segunda plataformaflutuante de acordo com a invenção;

A Fig. 6 é uma vista de topo em seção transversal daplataforma na Fig. 5, tomada ao longo da linha VI-VI, e

A Fig. 7 é uma vista lateral de uma outra plataforma flutuantede acordo com a invenção.

A Fig. 1 mostra um modo de realização de uma plataformaflutuante 1 de acordo com a invenção para perfuração ou produção dehidrocarbonetos em alto mar, compreendendo uma superestrutura 2 equipadacom equipamento de perfuração e/ou produção não ilustrado, e umasubestrutura 3 que compreende um pontão inferior 4 e colunas 5 conectando opontão 4 ao convés 2. A plataforma 1 está no mar 7, com a linha d'águaindicada por meio da referência numérica 8. A superestrutura 2 podecompreender um ou mais conveses e, em adição ao equipamento deperfuração e/ou produção, pode compreender também equipamento einstalações para executar um número de funções necessário em conexão comuma plataforma flutuante, por exemplo, alojamentos, guindastes de içamentoe geradores elétricos. As colunas 5 e o pontão 4 são providos de tanques deflutuação não ilustrados e tanques de lastro de água que podem sercarrregados com água para ajustar a posição da plataforma no mar 7, e,opcionalmente, tanques de armazenamento para hidrocarbonetos.A Fig. 2 é uma vista em seção transversal através daplataforma 1, tomada ao longo da linha II-II na Fig. 1. Pode ser visto que opontão 4 é octogonal, e com uma abertura octogonal 11 na parte central. Podeser visto que as colunas 5 são em número de quatro. Além disso, das Figs. 1 e2 pode ser visto que cada coluna 5 tem um eixo 10, e que todas as colunas 5têm um eixo central em comum 9. Nas Figs. 1 e 2, a plataforma 1 está emuma psição neutra, ou seja, a posição da plataforma quando ela está emrepouso no mar sem qualquer influência externa, e os eixos 9 e 10 sãoverticais. O número de colunas 5 e a forma do pontão 4 e superestrutura 2 sãoparcialmente escolhidos com base nos requisitos de dimensionamento epoderiam ser diferentes.

A plataforma 1 tem um centro de gravidade G5 um centro deflutuação B e um metacentro Μ. O ponto médio do lado e baixo do pontão 4,chamado de ponto médio da quilha, está indicado pela letra K. Estes pontos,juntamente com as dimensões indicadas nas Figs. 1 e 2, serão discutidosabaixo com mais detalhe.

A plataforma pode ser de um tipo que fica conectado ao leitodo mar por meio de pernas de tração quase verticais, podendo ser conectadaao leito do mar via amarrações frouxas, inclinadas, ou ser mantida quaseestacionária no mar por meio de posicionamento dinâmico com a ajuda deimpulsores controlados por um sistema de controle eletrônico. Como aplataforma é amarrada ou mantida estacionária está além do escopo dainvenção, e não está mostrado nas figuras.

Antes de uma discussão mais detalhada da invenção, algumasconsiderações serão feitas com referência ao movimento da plataformano mar.

Quando a plataforma flutuante 1 está no mar 7 ela fica sujeitaa forças de pressão das ondas. Movimento de onda é um fenômeno muitocomplexo, e compreende ondas tendo um número de períodos diferentes deoscilação que têm um impacto sobre a plataforma, de modo que ela sofretanto um movimento de deriva, ou seja, um deslocamento, e um movimentooscilatório. O movimento oscilatório pode ser dividido em seis componentes:movimento alternante linear ao longo de três eixos, ou seja, as duas direçõeshorizontais e a direção vertical, e movimento alternante rotativo ao redor dosmesmos três eixos. Para uma plataforma flutuante, é o movimento deinclinação e de arfagem, ou seja, o movimento alternante rotativo ao redor dosdois eixos horizontais, e o movimento de balanço, que são os movimentos deinteresse primário. O movimento de inclinação e de arfagem da plataformaestá indicado na Fig. 3 pelas setas pi e p2, enquanto o movimento de balançoestá indicado na Fig. 4 pelas setas S] e s2.

A Fig. 3 mostra a plataforma 1 durante movimento deinclinação/arfagem, onde a plataforma 1 está virada na direção pi. A posiçãoda linha d'água na posição neutra, vista em relação à plataforma 1, estáindicada pela referência numérica 8'. Pode ser visto que porções daplataforma 1 à direita se moveram ascendentemente acima da linha d'água 8,enquanto porções da plataforma 1 à esquerda se moveram descendentementeabaixo da linha d'água. O centro de flutuação da plataforma é o mesmo centrode gravidade da água que a plataforma desloca, e o centro de flutuação, vistoem relação à plataforma 1, moveu-se, por conseguinte, da posição B que elaocupava quando a plataforma estava em sua posição neutra na Fig. 1, para B'.Uma linha vertical do novo centro de flutuação B' intercepta o eixo central 9das colunas no metacentro M. Esta é a definição de metacentro. Na viradaadicional da plataforma na direção pi, o centro de flutuação se moverá aindamais. Entretanto, o metacentro M permanecerá quase no mesmo ponto. Odeslocamento ligeiro do metacentro, que ocorre quando de uma viradaadicional da plataforma 1, é negligível em relação à invenção.

A Fig. 4 mostra a plataforma 1 durante um movimento debalanço, após ter sido movida de sua posição neutra na Fig. 1, para baixo, nomar, na direção Si, e o calado da plataforma aumentou de T para T + δΤ. Aposição da linha d'água na posição neutra, vista em relação à plataforma 1,está indicada pela referência numérica 8'. Uma parte das colunas 5 daplataforma moveu-se descendentemente para baixo da linha d'água 8 e,conseqüentemente, a plataforma 1 desloca uma maior quantidade de água doque ela faria na posição que tinha na Fig. 1. O centro de flutuação daplataforma, por conseguinte, moveu-se ascendentemente, da posição B paraB', a plataforma 1 sendo usada como referência.

Entretanto, o centro de gravidade G da plataforma é umafunção da massa da plataforma e da distribuição da massa, ambas as quais sãoconstantes e independentes da flutuação e posição da plataforma no mar. Porconseguinte, o centro de gravidade G não se move durante o movimento debalanço.

Das Figs. 1, 3 e 4 fica aparente que apenas uma certa porçãodas colunas 5, indicada pela referência numérica 6, é movida através da linhad'água 8 durante o movimento da plataforma 1 no mar 7. Nas porções 6, ascolunas 5 consistem de cones truncados retos tendo um diâmetro maiorinferior Dj e menor diâmetro superior dj. O diâmetro na linha d'água 8, entreD1 e di, varia com a variação da linha d'água, e está indicado pela letra D. Adistância entre as linhas centrais dos cones truncados está designada comoCD, e é igual à distância entre os eixos 10 das colunas. Pode ser visto que CDé constante.

A Fig. 5 é uma vista lateral de um segundo modo de realizaçãoda plataforma flutuante de acordo com a invenção, enquanto a Fig. 6 é umavista em seção transversal de topo através da plataforma na Fig. 5, tomada aolongo da linha VI-VI. Das Figs. 5 e 6, pode ser visto que as porções 6 dascolunas que, quando do movimento da plataforma no mar 7, são movidasatravés da linha d'água 8 são designadas como colunas trancadas, oblíquas,que são retas nos lados voltados para o eixo central 9. Côo resultado, adistância CD varia entre as linhas centrais dos cones ao longo dos cones, etem o valo CD1 no diâmetro menor dos cones. Além disso, as Figs. 5 e 6mostram colunas que têm constrições 12 a alguma distância abaixo da linhad'água 8. Estas são providas por razões construtivas que não se relacionamcom a invenção. Em outros aspectos, o modo de realização da plataforma deacordo com a invenção mostrado nas Figs. 5 e 6 é idêntico ao modo derealização mostrado nas Figs. 1-4.

Das Figs. 1, 3, 4 e 5 a relação geral seguinte entre ometacentro Μ, o centro de gravidade G, o centro de flutuação Beo pontomédio da quilha K podem ser vistos:

GM + KG = KB + BM

onde GM5 chamado de altura metacêntrica, é a distância entreo centro de gravidade e o metacentro, KG é a distância entre o ponto médio daquilha e o centro de gravidade, KB é a distância entre o ponto médio da quilhae o centro de flutuação e BM é a distância entre o centro de flutuação e ometacentro.

Uma outra forma da expressão acima para expressar a alturametacêntrica resulta em:

GM = KB + BM - KG.

A altura metacêntrica é um parâmetro importante para afreqüência natural de movimento de inclinação e arfagem, uma vez que umaestrutura com uma grande altura metacêntrica sofre movimento rápido deinclinação e arfagem, enquanto uma estrutura com uma pequena alturametacêntrica sofre movimento lento de inclinação e arfagem.

Das Figs. 1 e 4, pode ser visto que a plataforma 1, em suaposição neutra, tem um calado T que, no movimento de balanço descendente,ver Fig. 4, aumenta de δΤ. O movimento de balanço causa uma mudança deGM que é chamado ôGM(ôT). usando a equação acima, isto pode serexpresso como:ÔGM(ÔT) = δΚΒ(δΤ) + δΒΜ(δΤ) - ÔKG(ÔT)

Entretanto, nem o ponto médio da quilha K, nem o centro degravidade G da plataforma se moverá com um movimento da plataforma.Conseqüentemente, KG é constante e ôKG = 0. Isto significa que

ÔGM(ÔT) = δΚΒ(δΤ) + δΒΜ(δΤ)

Como conseqüência do fato do movimento de inclinação earfagem ser dependente da altura metacêntrica, o movimento de inclinação earfagem é afetado por esta mudança na altura metacêntrica. Quando omovimento de balanço, totalmente ou em parte, varia concorrentemente como movimento de inclinação e arfagem, esta mudança na altura metacêntricapode intensificar o movimento de inclinação e arfagem. Este fenômeno échamado de efeito Mathieu.

Para eliminar o efeito do movimento de balanço sobre omovimento de inclinação e arfagem, ou seja, para eliminar o efeito Mathieu, éimperativo que ÔGM(ÔT) = 0, ou seja,

δΚΒ(δΤ) = δΒΜ(δΤ)

Isto deve ser satisfeito para porções 6 das colunas 5 que sãomovidas através da linha d'água 8 durante o movimento da plataforma 1 nomar 7.

Para achar a expressão para ΚΒ(δΤ), é feita referência à Fig. 4,onde o calado T da plataforma foi aumentado de δΤ. Um equilíbrio demomento ao redor do ponto médio K da quilha resulta na seguinte expressãopara a distância entre o ponto médio K da quilha e o novo centro de flutuaçãoB:

<formula>formula see original document page 11</formula>

Onde KB0 significa a distância do ponto médio K da quilha aocentro de flutuação B0 no calado original T, Aw = área da linha d'água =π*(Ό2/4)*4, Δ é o volume deslocado e AW5T é o incremento ao deslocamentode volume como uma conseqüência do aumento do caldo por ÔT.

Uma derivação desta expressão dá:

<formula>formula see original document page 12</formula>

A teoria hidrodinâmica é usada para achar uma expressão paraΒΜ(δΤ), significando que

BM = WV

Onde Iwi é o momento de inércia de área da área de linhad'água e V é o deslocamento de volume.

O momento de inércia de área da linha d'água pode ser escrito:

I = 7t*(D2/64)*n + 7r*(D2/4)*(CD/2)2n

Onde D é o diâmetro dos cones truncados na linha d'água 8, ηé o número de colunas e CD é a distância entre as linhas centrais dos conestruncados. Para o modo de realização da invenção mostrado nas Figs. 1-4, CDé constante e igual à distância entre os eixos 10 das colunas, ver Fig. 2. Para omodo de realização da invenção mostrado nas Figs. 5 e 6, a distância CDentre as linhas centrais dos cones varia ao longo dos cones, e tem o valor CDino menor diâmetro superior dos cones. Em ambos os modos de realização, Dvaria, conforme mencionado, do diâmetro maior inferior D1 até o diâmetromenor superior di.

Uma derivação parcial do momento de inércia de área comrespeito a D e CD dá:

<formula>formula see original document page 12</formula>

da Fig. 5 fica aparente que χ indica a altura da linha d'água 8acima do fimdo do cone tendo o diâmetro maior D1. Isto resulta na seguinteexpressão para o diâmetro em qualquer altura:

<formula>formula see original document page 12</formula>D(x, di) = Di - (Drdi)*x/hôD(x, di) = - (Drdi)/h*ôxonde h é a altura da porção cônica das colunas.Similarmente, a distância CD entre as linhas centrais dos conespode ser escrita:

CD(x, di) = CD-(Dpdi)* 1/V2*h)* x/hÔCD(x, di) = - (Di-di)/(V2*h)* δχAlém disso, δΤ = δχ.

Substituindo-se o acima na expressão para BM5 é possívelescrever toda a equação de variação para BM

<formula>formula see original document page 13</formula>

E é mais vantajosamente assumido como sendo igual a h/2, demodo a permitir que o movimento de balanço e descendente atue sobre umaparte igualmente grande das porções de coluna tendo a forma de conestruncados.

Assumindo-se que δΒΜ e δΚΒ das expressões acima sejamiguais um ao outro com o sinal invertido e resolvendo-se estas equações emrelação a dl5 podemos achar as dimensões que satisfazem o requisito davariação de GM dever ser igual a 0. As equações não são fáceis de resolverexplicitamente. Porém, as equações podem ser resolvidas numericamente, porexemplo, pelo uso do programa de computador Mathcad, onde a expressãopode ser resolvida numericamente por um método de resolução de equaçõesnão-lineares. Mathcad foi desenvolvido por Mathsoft nos EUA e estádisponível pela Internet, em www.mathsoft.com.

Com o modo de realização da invenção mostrado nas Figs. 1-4, substituindo-se os valores Dl = 25m, CD é constante = 48m, n=4 e h=15mdarão a solução para as equações em que di = 15,Om. Isto corresponde a umaângulo de cone de cerca de 71°. Com o modo de realização da invençãomostrado nas Figs. 5 e 6, substituindo-se os valores Dl=25m, CD = 50,Im e odiâmetro maior inferior do cone diminui para CDi = 44m no diâmetro menorsuperior do cone, n=4 e h=15m darão a solução para as equações em quedi=16,4m. Isto corresponde a um ângulo de cone de cerca de 60°. Os valorespara dj e o ângulo de cone, naturalmente, mudarão quando as dimensõessubstituídas tiverem outros valores.

Será feita novamente referência à fórmula para o momento deinércia de área da área da linha d'água:

I = π*(ϋ4/64)*η + 7ü(D2/4)*(CD/2)2*n

onde D é o diâmetro dos cones truncados na linha d'água 8, η éo número de colunas e CD é a distância entre as linhas centrais dos conestruncados.

Pela provisão das porções das colunas que se movem atravésda linha d'água com porções cônicas, é assegurado que o momento de inérciade área da área de linha d'água da coluna com respeito ao eixo central 9 dascolunas aumenta quando a plataforma se move ascendentemente, e diminuiquando a plataforma se move descendentemente. Desse modo, a variaçãodinâmica da altura metacêntrica devida ao deslocamento do centro deflutuação sobre movimento de balanço, e que é a origem do efeito Mathieu, écontrabalançada.

Para se ter uma compreensão dos valores que contribuem parao momento de inércia de área da área da linha d'água, valores típicos sãosubstituídos para n, CD e D nos meio das colunas, onde a linha d'água ficalocalizada quando a plataforma está em sua posição neutra. A substituição den=4, CD=44m e D=15m dá o seguinte valor para o momento de inércia deárea da linha d'água:

I = 9,9* IO3 + 2,5*105 = 2,6*105m4

O segundo termo, que inclui a distância CD entre as linhascentrais dos cones, é bem maior do que o primeiro termo, que inclui apenas odiâmetro e número das colunas. Desse modo, este exemplo mostra que amudança na distância entre as linhas centrais dos cones na porção que semove através da linha d'água contribui bem mais para a mudança no momentode inércia de área do que a mudança no diâmetro das colunas. Desse modo, ainvenção também poderia ser concretizada com o modo de realizaçãomostrado na Fig. 7, onde as colunas 5 nas porções 6 que são movidas atravésda linha d'água durante o movimento da plataforma no mar têm diâmetro D1constante de eixos 10', que são inclinados em direção ao eixo central 9 dacoluna diminuindo à medida que a distância do pontão 4 aumenta. Em outrosaspectos, o modo de realização da invenção ilustrado na Fig. 7 é similar aomodo de realização mostrado nas Figs. 1-4.

Acima, uma descrição matemática da invenção foi dada. Delapode ser visto que a invenção também pode ser revelada pelo fato das colunas5 nas porções 6 que são movidas através da linha d'água 8 durante omovimento da plataforma 1 no mar 7 são adaptadas de modo que o momentode inércia de área com respeito a um eixo central 9 das colunas diminui àmedida que a distância do pontão 4 aumenta, de modo que o momento deinércia de área da linha d'água das colunas diminui sobre o movimento debalanço descendente na direção Si e aumenta sobre o movimento de balançoascendente na direção S2. Além disso, as colunas 5 são adaptadas de modo quea mudança no momento de inércia de área da área da linha d'água sobre omovimento de balanço Sij S2 produza uma mudança na altura metacêntrica queé opostamente igual à mudança na altura metacêntrica em conseqüência dodeslocamento de centro de flutuação B da plataforma.

Na análise matemática acima, os termos δΚΒ e δΒΜ sãoassumidos como opostamente iguais um ao outro, o que provê umaplataforma flutuante onde o efeito do movimento de balanço sobre omovimento de inclinação e arfagem é completamente eliminado. Entretanto,deve ser apreciado pelo exposto que a invenção também poderia ser usadaapenas para reduzir, e não eliminar completamente, o efeito do movimento debalanço sobre o movimento de inclinação e arfagem Isto pode ser desejávelem casos onde uma eliminação completa do efeito do movimento de balançosobre o movimento de inclinação e arfagem não seja necessária, e outrasconsiderações construtivas e econômicas exigirem um projeto construtivo quese desvie do projeto que elimina completamente o efeito do movimento debalanço sobre o movimento de inclinação e arfagem. Nestes casos, os termosde δΚΒ e δΒΜ serão apenas quase opostamente iguais um ao outro, e ascolunas 5 serão adaptadas de modo que a mudança mo momento de inércia deárea da área da linha d'água sobre o movimento de balanço quase compensecompletamente a mudança na altura metacêntrica GM como umaconseqüência do deslocamento de centro de flutuação B da plataforma.

Claims

1. Plataforma flutuante (1) para perfuração ou produção dehidrocarbonetos em alto mar, compreendendo uma superestrutura (2)equipada com equipamento de perfuração e/ou produção, e uma subestrutura(3) compreendendo um pontão inferior (4) e colunas (5) conectando o pontão(4) à superestrutura (2), onde a plataforma (1), quando em serviço, fica sujeitaa forças de ondas que causam movimento de balanço (sb s2) e movimento deinclinação e arfagem (ph p2) da plataforma (1) no mar (7), onde ummovimento de balanço (Sh s2) da plataforma (1) causa um deslocamentovertical do centro de flutuação (B) da plataforma, que, por sua vez, causa umamudança na altura metacêntrica (GM) da plataforma, e em que as colunas (5)em porções (6) que são movidas através da linha d'água (8) durante omovimento da plataforma (1) no mar (7) são adaptadas de modo que omomento de inércia de área com respeito ao eixo central (9) das colunasdiminua à medida que a distância do pontão (4) aumente, de modo que omomento de inércia de área da área de linha d'água das colunas diminuaquando do movimento de balanço descendente (si) e aumente sobre omovimento de balanço ascendente (s2), caracterizada pelo fato de que ascolunas (5) são adaptadas de modo que a mudança no momento de inércia deárea da área de linha d'água sobre movimento de balanço (si, s2) compenseessencialmente a mudança na altura metacêntrica (GM) como umaconseqüência do deslocamento de centro de flutuação (B) da plataforma, aplataforma é projetada de acordo com o critério:GM + KG = KB + BMonde GM, a altura metacêntrica, é a distância entre o centro degravidade e o metacentro, KG é a distância entre o ponto central da quilha e ocentro de gravidade, KB é a distância entre o ponto central da quilha e ocentro de flutuação e BM é a distância entre o centro de flutuação e ometacentro, onde a plataforma tem um calado T, que no movimento debalanço aumenta por ± δΤ, eonde, para minimizar ou eliminar o efeito do movimento debalanço no movimento de inclinação e arfagem, ôGM(ôT) deve ser igual azero ou próximo de zero, o que gera:δΚΒ(δΤ) = -δΒΜ(δΤ)

2. Plataforma flutuante de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato das colunas (5) serem adaptadas de modo que amudança no momento de inércia de área da área de linha d'água por ummovimento de balanço (sj, s2) produza uma mudança na altura metacêntricaque é opostamente igual à mudança na altura metacêntrica como umaconseqüência do deslocamento de centro de flutuação (B) da plataforma.

3. Plataforma flutuante de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato das colunas (5) nas porções (6) que são movidasatravés da linha d'água (8) durante o movimento da plataforma no mar (7)terem a forma de cones truncados com a extremidade estreita apontandopara cima.

4.

plataforma flutuante de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato das colunas (5) nasporções (6) que são movidas através da linha d'água durante o movimento daplataforma no mar (7) terem eixos (10') que são inclinados em direção aoeixo central (9) das colunas, as distâncias entre os eixos (120') das colunasnestas porções (6) e o eixo central (9) das colunas diminuindo à medida que adistância do pontão (4) aumenta.