BR0209526B1 - plataforma situada ao largo para perfuração em busca de ou produção de hidrocarbonetos. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PLATAFOR-MA SITUADA AO LARGO PARA PERFURAÇÃO EM BUSCA DE OUPRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS".

A presente invenção refere-se a uma plataforma para perfuraçãoem busca de ou produção de hidrocarbonetos no mar, que consiste em umaplataforma semi-submersível que sustenta um equipamento de perfuraçãoe/ou produção em sua superfície superior.

A perfuração ou a produção de hidrocarbonetos (óleo e gás)com o uso de unidades flutuantes é atualmente dominada por dois tipos dife-rentes de unidades, isto é, embarcação ou plataformas semi-submersíveis.

As unidades que se baseiam em embarcações são reconhecidaspela grande medida de peso morto com relação ao equipamento de produ-ção ou perfuração e pela grande capacidade de armazenamento para óleo,combustível, etc. Desvantagens com as unidades deste tipo são a depen-dência com relação à direção das forças ambientais como o vento, a cor-rente e as ondas. Quando as forças ambientais atuam sobre uma embarca-ção, as forças e o movimento da embarcação geralmente se tornam gran-des. Para reduzir as forças e o movimento de ujma embarcação ancorada, égeralmente usada uma torre (corpo rotacional) para que a embarcação sejavirada. Para a produção em embarcações, isto leva a altos custos e compli-ca a transferência em elevadores que se movem a partir do leito do mar (de-vido às exigências para a transferência de suporte giratório, etc.).

As unidades que se baseiam em plataformas semi-submersíveissão reconhecidas pelos pequenos movimentos e a independência com rela-ção à direção de forças ambientais. As unidades podem simplesmente serancoradas com o uso de um sistema de ancoragem fixo, podendo ser co-nectados elevadores diretamente ao sistema de recebimento na plataforma.As desvantagens com uma solução conhecida deste tipo é a pequena medi-da de peso morto no convés e a pouca capacidade de armazenamento paraóleo, combustível, etc.

Outras unidades que recentemente foram introduzidas para aprodução flutuante são as bóias "de mastro" assim denominadas. Estas uni-dades consistem em um casco cilíndrico com flutuação na parte superior elastro na parte inferior. A altura (e a profundidade) é consideravelmente mai-or do que o maior diâmetro das unidades. Um conceito similar com umaconstrução de cilindro submerso grande e um pequeno diâmetro na superfí-cie da água foi também sugerido. Ambas estas soluções e também uma su-gestão de uma peça submersa cônica são reconhecidas pelo fato da estabi-lidade ser alcançada com o centro de gravidade sendo inferior ao centro deflutuação (como para uma garrafa submersa). As unidades com base emcascos simplificados, tal como uma construção de caixa submersa quadradaou octgonal, foram também sugeridas como possíveis soluções.

Movimentos reduzidos são de grande importância tanto para asunidades que são usadas para perfuração quanto para unidades que sãousadas para produção. Quando da perfuração, há pequenas tolerâncias aosmovimentos de balanço e arfagem. Os valores marginais típicos para opera-ções se encontram na região de 2 a 4 graus. Para as unidades de produção,o equipamento do processo é sensível aos movimentos. A eficiência doequipamento que é usado hoje é reduzida com ângulos de balanço ou arfa-gem acima de 2 a 4 graus. Por isso, é muito importante obter uma reduçãoespecialmente dos movimentos de balanço e arfagem para se conseguiruma unidade eficiente para perfuração em busca de ou produção de óleo e gás.

Desse modo, o principal objetivo da presente invenção é o deprover uma plataforma situada ao largo que seja construída com a perspec-tiva de alcançar um movimento de balanço e arfagem reduzido e tambémum movimento de oscilação reduzido.

Outro objetivo da invenção é o de prover tal plataforma que ve-nha a combinar as características positivas por meio das unidades com baseem embarcações e unidades com base em plataformas semi-submersíveis.

Um objetivo adicional da presente invenção é o de prover umaplataforma que apresente uma construção simples e de baixo custo, vistoque a plataforma pode ser construída em um estaleiro equipado padrão, po-dendo, em princípio, ser construída como um navio.Para se atingir os objetivos mencionados acima, é provida umaplataforma do tipo fornecido acima, a qual, de acordo com a invenção, é ca-racterizada pelo fato do corpo da plataforma ser projetado como um cilindrovertical principalmente de fundo chato que é suprido com pelo menos umrecorte circular periférico na parte inferior do cilindro, visto que o centro deflutuação da parte submersa da plataforma é posicionado inferior ao centrode gravidade da plataforma.

Com este desenho da plataforma cilíndrica, com pelo menos umrecorte ao longo da circunferência ou uma ranhura que adequadamenteapresenta, de um modo geral, paredes laterais superior e inferior, será al-cançada uma considerável redução no movimento de arfagem e balanço.Estes resultados favoráveis são alcançados como resultado das condiçõesfísicas que serão descritas em maiores detalhes abaixo.

O comportamento da plataforma com relação aos movimentosde balanço ou arfagem está relacionado às mesmas forças que aquelas queconferem os movimentos de balanço para um navio. Quando uma onda vemrolando na direção da lateral de uma embarcação, a expansão da onda e arelação de pressão descendentemente na onda irão conferir uma força verti-cal ascendente onde a onda aumenta e, portanto, uma força reduzida depressão, onde a onda fica abaixo do nível médio. Estas forças conferem ummovimento de balanço ao navio. Conseqüentemente, elas irão conferir ummovimento de balanço (ou movimento de arfagem) na plataforma cilíndricaapresentada.

Além das variações de pressão na água sob a ação de umaonda, há também movimentos de partículas. As partículas da água se mo-vem em um movimento elíptico que confere tanto acelerações como veloci-dade que variam sobre um período de onda. O recorte e a seção anular docorpo cilíndrico abaixo do recorte irão perturbar o fluxo de partículas naonda. As bordas acima e abaixo do recorte irão criar grandes turbilhões naágua corrente. A energia que é necessária para criar turbilhões representaforças que atuam sobre a construção. Um efeito similar surge na bordapontuda entre a parte inferior do corpo do cilindro e seu lado vertical. Alémdisso, o corpo de forma anular abaixo do recorte confere uma certa resistên-cia ao fluxo. As forças coletadas a partir da criação dos turbilhões e a resis-tência ao fluxo irão conferir forças que apresentam um componente verticalque atua na direção oposta às forças de flutuação a partir da expansão daonda. Testes mostraram que, por meio de um desenho apropriado do recorteou recortes e do corpo anular dos mesmos, as forças que conferem o movi-mento de balanço ou arfagem serão grandemente reduzidas.

Além do efeito favorável acima mencionado, este desenho deplataforma irá trazer muitas outras vantagens.

Desse modo, uma plataforma cilíndrica irá apresentar uma gran-de medida de peso morto com relação ao equipamento de produção ouperfuração e grande capacidade de armazenamento para óleo, combustível,etc. A plataforma será independente com relação à direção das forças ambi-entais e poderá ser ancorada com um sistema de ancoragem fixo simples.

Adicionalmente, os elevadores poderão ser conectados diretamente a umsistema de recebimento na plataforma sem a necessidade de transferênciade suporte giratório ou similar.

A plataforma pode ser construída em um estaleiro normalmenteequipado e poderá ser construída, em princípio, como um navio. Além disso,será possível eficientemente isolar as diferentes unidades principais na pla-taforma umas das outras. A seção inferior da plataforma irá consistir princi-palmente em tanques para óleo, lastro, combustível, possível líquido deperfuração, etc. No convés superior da plataforma, haverá instalações ne-cessárias, tais como alojamentos, maquinaria e suprimento de energia,equipamento de processo e, possivelmente, equipamento de perfuração, aserem dispostas em áreas separadas. A forma circular (poligonal) do corpodo cilindro irá conferir curtas distâncias entre os diferentes tipos de equipa-mento. Isto irá reduzir o comprimento e a extensão dos sistemas de cabo etubo e irá contribuir para fornecer uma plataforma de custo efetivo.

O desenho da plataforma permite a construção em um alto graude segurança com relação a acidentes, tais como colisões ou explosões. Aplataforma será construída com paredes laterais duplas e fundo duplo (tan-ques de lastro), como em um navio. Isto irá conferir um alto grau de segu-rança em qualquer acidente e reduzir o perigo de sérias conseqüências.

A presente invenção será descrita em maiores detalhes, a se-guir, em conexão com exemplos do desenho com referência aos desenhos,nos quais:

A Figura 1 mostra uma seção lateral parcialmente cortada de umprimeiro desenho de uma plataforma, de acordo com a invenção,

A Figura 2 mostra um traçado da plataforma da Figura 1,

As Figuras 3 e 4 mostram uma seção transversal de um corpode plataforma cilíndrico e poligonal, respectivamente, onde o corpo é supridocom um eixo vertical central,

A Figura 5 mostra uma seção transversal de um corpo de plata-forma cilíndrico circular sem um eixo central,

A Figura 6 é uma vista lateral parcialmente cortada de um dese-nho de plataforma que está sem um eixo vertical central,

As Figuras 7 e 8 mostram uma vista lateral similar à Figura 1 dasplataformas com desenho alternativo das disposições de recorte e

A Figura 9 mostra uma vista lateral similar à Figura 1, onde aplataforma é suprida com uma torre de perfuração.

Nos diferentes desenhos, respectivas partes e elementos sãomarcados com os mesmos números de referência.

As Figuras 1 e 2 mostram uma plataforma 1 que consiste em umcorpo de plataforma semi-submersível ou casco 2 que é projetado como umcilindro vertical com um fundo chato 3. A plataforma é flutuante na água 4. Ametade inferior do cilindro é suprida com uma ranhura periférica ou recorte 5que corre ao longo de toda a circunferência do cilindro. No desenho mostra-do, o recorte 5 é, em sua borda superior, limitado, de um modo geral, poruma parede lateral horizontal 6, enquanto que, em sua borda inferior, ele élimitado por um corpo anular 7 que é projetado com a perspectiva de alcan-çar um efeito de amortecimento extra sobre o movimento da plataforma.

Conforme mostrado em detalhe ampliado A na Figura 1, o corpoanular 7 apresenta um lado superior e um lado inferior que se convergempara fora, os quais podem ser formados por placas anulares 8 e 9 que sãofixadas na extremidade inferior do corpo de cilindro 2. Na borda externa dasplacas 8, 9, é fixada, de um modo geral, uma placa perfurada anular vertical10 com inúmeros orifícios 11. As placas 8, 9 formam placas de deflexão paraágua que corre ao longo do lado do corpo do cilindro 2, de modo que partedo fluxo da água mude de direção e seja forçada através da placa de perfu-ração 10. Isto ocasiona o amortecimento adicional do movimento da plata-forma.

A disposição de amortecimento mostrada pode ser variada dediversas maneiras, por exemplo, com relação à largura da placa 10 e suadistância a partir do corpo do cilindro 2. Esta distância é dependente da lar-gura e da inclinação das placas 8 e 9. As placas 8, 9 podem possivelmenteser curvadas como placas de deflexão côncavas ou ser combinadas ousubstituídas por uma placa horizontal.

Uma disposição de amortecimento similar pode possivelmenteser disposta com a borda superior do recorte 5.

No desenho da Figura 1, o corpo anular 7 apresenta um diâme-tro externo que é, de um modo geral, similar ao diâmetro da parte cilíndrica12 do corpo do cilindro 2 acima do recorte. Adicionalmente, apenas é dis-posto um recorte. Entretanto, pode haver mais de um recorte e então possi-velmente com diferentes diâmetros da seção anular limitada do recorte docorpo do cilindro, isto é, conforme mostrado na Figura 8.

No desenho mostrado, o corpo da plataforma 2 apresenta umaseção transversal cilíndrica circular, conforme pode ser visto a partir da Figu-ra 2. O cilindro pode, em qualquer caso, ter uma seção transversal poligonal,conforme mostrado na Figura 4.

O diâmetro D do corpo da plataforma será normalmente maiordo que sua profundidade T. Adicionalmente, o centro de flutuação para aparte submersa da plataforma será inferior ao centro de gravidade da plata-forma como para um navio.

A plataforma é considerada como sendo construída de aço,preferivelmente, com a estrutura de elementos de resistência, como para umnavio. Outros materiais semelhantes ao concreto podem também ser usa-dos.

A plataforma apresenta um convés superior 13 que sustenta di-ferentes instalações no convés que são necessárias para uma plataforma dopresente tipo. Como um exemplo, ela está representada no desenho comomostrando um alojamento 14 com um convés de helicóptero "H" no topo,uma sala de máquinas 15, uma oficina/armazém 16, um equipamento deperfuração 17, uma área de processo/armazenamento 18, dois guindastes19 e uma torre luminosa 20.

Conforme mostrado na Figura 1, o corpo da plataforma 2 é su-prido com um fundo duplo e com paredes laterais duplas, com vistas a redu-zir a extensão de danos em uma possível colisão ou explosão na plataforma.O espaço que é limitado pelo fundo duplo e paredes laterais duplas é dividi-do em inúmeros tanques de lastro 21 (no fundo) e 22 (nas paredes laterais).

No centro do corpo do cilindro 2, é disposto um eixo atraves-sante vertical ou "moonpool" 23 assim denominado para receber colunas deascensão ou outro equipamento que é usado na perfuração ou produção deóleo.

Adicionalmente, são dispostos inúmeros tanques 24 no corpo daplataforma de maneira similar, como para um navio. Estes tanques podemser usados para armazenamento de óleo, para lastro ou para armazena-mento de combustível ou, possivelmente, líquido de perfuração que é usadona perfuração.

No desenho na Figura 1, a plataforma 1 é ancorada com o usode inúmeras linhas de ancoragem 25. Alternativamente, a plataforma podeser mantida na posição com o uso de posicionamento dinâmico, visto queela é suprida com um sistema de empuxo ativo (não mostrado) para estafinalidade.

As Figuras 3-5 mostram exemplos de possíveis disposições detanque. No lado de dentro dos tanques de lastro 22 nas paredes laterais du-plas, o corpo da plataforma 2 é mostrado como sendo seccionado em duasseções de tanque anulares, as quais são divididas em inúmeros tanques 24.No desenho nas Figuras 3 e 4, o corpo do cilindro ou plataforma consiste noeixo central 23 e este é circundado por um compartimento anular 26 paraacesso e para instalação de tubos, bombas, etc. O desenho da Figura 5 estásem um eixo central e a parte central do corpo do cilindro é aqui dividida emquatro compartimentos ou tanques 27.

As Figuras 6-8 mostram diferentes desenhos da disposição deamortecimento da plataforma.

No desenho da Figura 6, um corpo cilíndrico 2 é suprido com umrecorte periférico 30 que é limitado em suas bordas superior e inferior, de ummodo geral, pelas paredes laterais horizontais superior e inferior 31 e 32. Ocorpo anular 33 sob o recorte 30 apresenta, neste caso, o mesmo diâmetroque a parte cilíndrica 12 do corpo da plataforma 2 acima do recorte.

O desenho da Figura 7 é similar ao desenho da Figura 6, excetopelo fato do corpo anular 34 abaixo do recorte 30 apresentar um diâmetromaior do que a seção cilíndrica 12 acima do recorte.

A Figura 8 mostra um desenho onde o corpo da plataforma 2 ésuprido com dois recortes periféricos 35 e 36 com uma seção anular inter-mediária 37. Ambos os recortes 35, 36 são mostrados como sendo limitadosprincipalmente pelas paredes laterais horizontais superior e inferior. O corpoanular 38 abaixo do recorte 36 apresenta, neste caso, o mesmo diâmetroque a parte cilíndrica 12 do corpo da plataforma 2 acima dos recortes, en-quanto que a seção 37 é mostrada como tendo um diâmetro maior. O corpoanular 38 pode, contudo, ter o mesmo diâmetro que a seção 37, ou, possi-velmente, ter um diâmetro maior do que esta seção.

Conforme pode ser visto a partir das Figuras 6-8, o desenho daplataforma, de acordo com estas figuras, não é suprido com um eixo verticalcentral.

A Figura 9 mostra um desenho de plataforma que correspondeao desenho da Figura 6 com relação à disposição de amortecimento, masonde a plataforma é suprida com um eixo vertical central 23 e onde a torrede perfuração 39 é disposta no convés da plataforma acima do eixo.

Claims (10)

1. Plataforma para perfuração em busca de ou produção de hi-drocarbonetos no mar, que compreende um corpo de plataforma semi-submersível (2) que sustenta o equipamento de perfuração e/ou produçãoem sua superfície superior, o corpo de plataforma (2) sendo formado comoum cilindro vertical essencialmente de fundo chato, caracterizada pelo fatodo corpo de plataforma (2) na parte inferior do cilindro ser provido com pelomenos um rebaixo perifericamente circundante (5; 30; 35; 36) que é delimi-tado por um corpo anular (7; 33; 34; 38) abaixo do rebaixo e do diâmetro docorpo de plataforma ser substancialmente maior do que seu calado, e docentro de flutuação da parte submersa da plataforma (1) ser localizado infe-rior ao centro de gravidade da plataforma.

2. Plataforma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do corpo de plataforma (2) apresentar uma seção transversal cir-cular.

3. Plataforma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do corpo de plataforma (2) apresentar uma seção transversal poli-gonal.

4. Plataforma, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3,caracterizada pelo fato do corpo anular (7) apresentar lados superior e infe-rior formados por superfícies que convergem para fora (8, 9), uma placaperfurada anular essencialmente vertical (10) sendo presa à borda externado corpo anular (7).

5. Plataforma, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3,caracterizada pelo fato do rebaixo (30) ou rebaixos (35, 36) em suas bordassuperior e inferior serem delimitados por paredes laterais horizontais superi-or e inferior (31, 32).

6. Plataforma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadapelo fato da porção cilíndrica (34) abaixo do rebaixo (30) apresentar um diâ-metro que é maior do que o diâmetro do corpo de plataforma (2) acima dorebaixo.

7. Plataforma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadapelo fato do corpo de plataforma (2) ser provido com diversos rebaixos peri-féricos (35, 36), onde as porções anulares (37, 38) que delimitam os rebai-xos apresentam diferentes diâmetros.

8. Plataforma, de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizada pelo fato do corpo de plataforma (2) ser provido com um eixovertical central (23) para receber elevadores ou outro equipamento de perfu-ração ou produção.

9. Plataforma, de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizada pelo fato do corpo de plataforma (2) incluir inúmeras seçõesde tanque que compreendem tanques (24) para o armazenamento de óleo,lastro ou outros líquidos.

10. Plataforma, de acordo com uma das reivindicações anterio-res, caracterizada pelo fato do corpo de plataforma (2) ser provido com umfundo duplo e com paredes laterais duplas, o espaço definido pelo fundo du-pio e pelas paredes laterais duplas sendo dividido em inúmeros tanques delastro (21, 22).