BR0213050B1

BR0213050B1 - aparelho para suportar colunas ascendentes em uma plataforma flutuante.

Info

Publication number: BR0213050B1
Application number: BRPI0213050-5A
Authority: BR
Inventors: Pierre Beynet
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2012-01-10
Also published as: US20030063953A1; NO20040932L; WO2003029606A3; MXPA04003089A; NO334951B1; WO2003029606A2; BR0213050A; US6692193B2

Description

"APARELHO PARA SUPORTAR COLUNAS ASCENDENTES EM UMA PLATAFORMA FLUTUANTE"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Operações de perfuração e produção para exploração e produção de minerais fora da costa exigem uma plataforma flutuante que seja estável ao máximo possível contra forças ambientais. Para evitar fadiga nas colunas ascendentes, algumas plataformas flutuantes (por exemplo, Spars) têm colunas de perfuração e produção que são suportadas por "latas" de bóia anexas a cada uma das colunas ascendentes individuais. A medida em que a profundidade da água aumenta, latas de bóia maiores são usadas para suportar o peso das colunas ascendentes na água. Latas de bóia maiores exigem maiores centros, que, por sua vez, aumentam o diâmetro da estrutura. O aumento do diâmetro da estrutura aumenta as cargas ambientais hidrodinâmicas que agem na plataforma. Um sistema de ancoragem maior é então exigido para suportar as maiores cargas ambientais. Esses efeitos indesejáveis aumentam os custos de fabricação e instalação.

Com os presentes sistemas de suporte da coluna ascendente de bóia de lata, à medida em que a estrutura se desloca lateralmente em resposta a cargas ambientais, as colunas ascendentes são submetidas a uma considerável quantidade de movimento para baixo, ou empuxo descendente, com relação à estrutura. O contra-ação dessas cargas ambientais é crucial a fim de se evitar a destruição das colunas ascendentes ou da plataforma. O contra-ação das cargas ambientais pelo amarramento das colunas ascendentes a uma única mesa, ou por sistemas cardam que vetoram o empuxo das colunas ascendentes, ou ambos, fornecem suporte adicional, mas tais sistemas ainda não podem suportar grandes cargas de extração possíveis em ambientes fora da costa.

Portanto, existe uma necessidade de um aparelho, método e sistema melhorados que suportem colunas ascendentes de perfuração e produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os problemas descritos com relação ao suporte de colunas ascendentes de perfuração e produção são atacados por um aparelho, método e sistema que têm um tensor da coluna ascendente dedicado para cada coluna ascendente, permitindo assim que cada coluna ascendente se mova de forma vertical independentemente das outras colunas ascendentes, sem exigir articulação. Adicionalmente, a invenção reticula os tensores da coluna ascendente dedicados como uma maneira de atenuar movimento que não o vertical.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um aparelho para suportar as colunas ascendentes em uma plataforma flutuante. O aparelho compreende uma mesa disposta acima da superfície superior da estrutura, uma primeira abertura da coluna ascendente na mesa, e um primeiro tensor da coluna ascendente dedicado anexo à mesa e disposto em torno da primeira abertura da coluna ascendente. O aparelho compreende adicionalmente uma segunda abertura da coluna ascendente e um segundo tensor da coluna ascendente dedicado anexo à mesa e disposto em torno da segunda abertura da coluna ascendente.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é provido um método para suportar colunas ascendentes em uma plataforma flutuante. O método compreende tensionar uma primeira coluna ascendente com um primeiro tensor da coluna ascendente dedicado. Além do mais, o método compreende tensionar uma segunda coluna ascendente com um segundo tensor da coluna ascendente dedicado, em que o primeiro tensor da coluna ascendente dedicado é sensível ao segundo tensor da coluna ascendente dedicado.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é provido um sistema para suportar colunas ascendentes em uma plataforma flutuante. 0 sistema compreende um meio para tensionar uma primeira coluna ascendente e um meio para tensionar uma segunda coluna ascendente, em que os meios para tensionar uma primeira coluna ascendente são sensíveis ao meio para tensionar uma segunda coluna ascendente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma seção transversal de uma modalidade de exemplo da invenção que mostra uma plataforma flutuante tipo Spar que mostra as colunas ascendentes e tensores da coluna ascendente dedicados.

A figura 2 é uma vista de topo de uma modalidade de exemplo da invenção que mostra uma plataforma flutuante tipo Spar que tem uma mesa, aberturas da coluna ascendente, colunas ascendentes, aberturas do tubo de tração, tubos de tração, diversas aberturas, poço de acesso e estrutura da Spar.

A figura 3 é uma vista esquemática de uma modalidade de exemplo da invenção que mostra um arranjo de reticulação entre tensores da coluna ascendente dedicados.

A figura 4 é uma vista esquemática de uma modalidade de exemplo da invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES DE EXEMPLO DA INVENÇÃO

Referindo-se agora à figura 1, vê-se um aparelho para suportar colunas ascendentes IOa e IOb em uma plataforma flutuante tipo Spar 15. Uma mesa 18 fica disposta acima da superfície superior da estrutura 21 e inclui uma primeira abertura da coluna ascendente 25 a e um primeiro tensor da coluna ascendente dedicado 27a que é anexado à mesa 18 e disposto em torno da primeira abertura da coluna ascendente 25 a. Uma segunda abertura da coluna ascendente 25b é também vista disposta em torno de um segundo tensor da coluna ascendente dedicado 27b. Em modalidades adicionais da invenção, mais de duas colunas ascendentes IOa e 10b, tensores da coluna ascendente dedicados 27a e 27b e aberturas da coluna ascendente 25 são usados.

De volta à figura 2, vê-se uma outra modalidade de exemplo da invenção, em que a mesa 18 compreende uma grade 30. A grade 30 tem fileiras 31 e colunas 32 que interceptam para formar áreas quadradas 35. Adicionalmente, cada uma dessas áreas 35 é capaz de ter uma das aberturas da coluna ascendente 25 para aceitar uma coluna ascendente IOa e 10b (vista na figura 1). Ainda adicionalmente, cada área 35 não precisa ser utilizada na mesa 18. Na modalidade de exemplo mostrada na figura 2, as áreas 35 que têm aberturas da coluna ascendente 25 compreendem um arranjo quincuncial 38, por meio do que uma grade 40, que tem três fileiras 31 e três colunas 32, é formada. Um "arranjo quincuncial" é idêntico à representação pontilhada do número cinco em uma matriz padrão.

Os quatro lados 33 da grade 40 compreendem adicionalmente um arranjo linear 39 de três áreas 35 que têm aberturas da coluna ascendente 25 ligando cada um dos lados 33. Ou seja, oposto aos lados superior ou inferior da grade 40, cada um dos quatro lados 33 da grade 40 tem três áreas 35. Conforme visto, as aberturas da coluna ascendente 25 ficam em um arranjo linear 39 e são unidas a cada um dos lados 33 da grade 40.

Outras modalidades de exemplo da invenção compreendem dimensões, números e formas das áreas 35 que são diferentes da rede na mesa 18. Adicionalmente, outras modalidades de exemplo incluem diferentes números e tipos de aberturas de coluna ascendente 25 na mesa 18.

Referindo-se agora às figuras 1 e 2, em algumas modalidades de exemplo da invenção, pelo menos uma das colunas ascendentes 10a e/ou 10b compreende uma coluna ascendente de perfuração. De acordo com modalidades alternativas, pelo menos uma das colunas ascendentes 10a e/ou 10b compreende uma coluna ascendente de produção. Adicionalmente, variações no número de colunas ascendentes IOa e IOb estão de acordo com o escopo e espírito da invenção. Entretanto, cada uma das colunas ascendentes 10a e IOb é tensionada por um tensor da coluna ascendente dedicado 27a e 27b, tanto se a coluna ascendente for uma coluna ascendente de produção como uma coluna ascendente de perfuração.

Focalizando agora a figura 2 de acordo com uma outra modalidade de exemplo da invenção, os tensores da coluna ascendente dedicados 27a e 27b compreendem uma pluralidade de cilindros 28. A pluralidade de cilindros 28, em algumas modalidades, compreende quatro cilindros 28 acoplados a cada coluna ascendente de produção 10b. Em alguns exemplos, os cilindros 28 compreendem cilindros pneumáticos; apesar de que, em outras modalidades, os cilindros 28 compreendem cilindros hidráulicos. Outros tipos de cilindros 28 são usados em outras modalidades de exemplo da invenção, bem como misturas de tipos de cilindros 28.

Uma pluralidade de tubos de tração 50 fica dispersa próxima às bordas da mesa 18. Os tubos de tração 50 compreendem pelo menos um tubo de tração da linha de fluxo 52, pelo menos um tubo de tração de gás de exportação 54, pelo menos um tubo de tração de óleo de exportação 56, pelo menos um tubo de tração umbilical comercial 58, e pelo menos um tubo de tração umbilical 60. A inclusão ou exclusão de algum ou todos esses tubos de tração 50 é usada de acordo com várias modalidades, bem como de outros tubos de tração 50 não especificamente mencionados.

Uma pluralidade de aberturas 65 fica dispersa próximo às bordas da mesa 18. De acordo com algumas modalidades de exemplo, é provido o seguinte: pelo menos uma abertura para a água do mar 67, pelo menos uma abertura de tensor 70, pelo menos uma alimentação do corpo de mar 71, e pelo menos um poço de acesso 73. A inclusão ou exclusão de algumas ou de todas essas aberturas 65 está de acordo com o escopo da presente invenção, bem como de outras aberturas 65 não especificamente supramencionadas.

Referindo-se agora às figuras 1 e 3 de acordo com outras modalidades de exemplo da invenção, pelo menos um primeiro tensor da coluna ascendente dedicado 27b e um segundo tensor da coluna ascendente dedicado 27b são encaixados em um arranjo de reticulação 75, conforme mostrado, outros tipos de tensores de coluna ascendente dedicados (por exemplo, tensores da coluna ascendente de perfuração) são reticulados em outras modalidades da invenção. Adicionalmente, mais de dois tensores das colunas ascendentes 27a e 27b são encaixados em um arranjo de reticulação em modalidades alternativas. Por exemplo, conforme mostrado na figura 3, dezesseis tensores da coluna ascendente dedicados 27a e 27b são encaixados em um arranjo de reticulação. No exemplo ilustrado, cada um dos tensores da coluna ascendente 27b compreende um conjunto 28a de cilindros 28 para suportar uma coluna ascendente de produção 10b; portanto, existem múltiplos conjuntos 28b de cilindros 28 para suportar múltiplas colunas ascendentes 10b. São esses múltiplos conjuntos 28b de cilindros 28 que são o objetivo do arranjo de reticulação 75 e que formam um circuito de reticulação 91. Em uma modalidade de exemplo da invenção, existe um emparelhamento simétrico 81 de cada cilindro 28 no conjunto 28a de cilindros 28 com outros cilindros 28 nos múltiplos conjuntos 28b de cilindros 28. Em várias modalidades, a simetria no emparelhamento dos cilindros 28 equilibra as cargas ambientais de contra-ação. No exemplo ilustrado, um arranjo de reticulação 75 dos cilindros 28 compreende emparelhamento simétrico 81 pelas fileiras 31, e um ponto de referência para o emparelhamento simétrico 81 pelas colunas 31 determinado a partir do centro da grade 30.

Para elaborar o arranjo de reticulação 75 que envolve emparelhamento simétrico 81 pelas fileiras 31, uma mesa intitulada "Canalização de Interconexão do Tensor" surge na figura 3. Referindo-se a essa mesa, sob "Emparelhamento de Fileira" vê-se que os cilindros 28 nas fileiras AeE são emparelhados entre si, os cilindros 28 nas fileiras BeD são emparelhados entre si, e os cilindros 28 na fileira C são emparelhados com eles próprios. Similarmente, em modalidades adicionais da invenção, a tabela 18 é expandida pelas duas fileiras 31, de maneira tal que os cilindros 28 tenham o seguinte emparelhamento: fileiras AeG, fileiras BeF, fileiras C e E, e fileira D com fileira D. Finalmente, deve-se notar que na modalidade específica mostrada, cada um dos quatro cilindros 28 no conjunto 28a fica localizado próximo a um vértice diferente dos quatro vértices 79 dentro de cada uma das áreas substancialmente quadradas 35.

Sob "Emparelhamento de Colunas", vê-se que os cilindros 28 nas colunas 1 e 5 estão emparelhados entre si, os cilindros 28 nas colunas 2 e 4 estão emparelhados entre si, e os cilindros 28 na coluna 3 estão emparelhados com eles próprios. Similarmente, em modalidades adicionais da invenção, a tabela 19 é expandida, por exemplo, pelas colunas 32, de maneira tal que os cilindros 28 tenham os seguintes emparelhamentos: colunas 1 e 7, colunas 2 e 6, colunas 3 e 5 e coluna 4 com coluna 4. Tal como o emparelhamento simétrico 81 pelas fileiras 31, o emparelhamento simétrico 81 pelas colunas 32 pode formar arranjos reticulados 75 não explicitamente divulgados, mas que são considerados implicitamente divulgados, em virtude de tais arranjos reticulados 75 estarem de acordo com o mesmo espírito e escopo da invenção.

Sob "Emparelhamento do Número de Posição", vê-se que um cilindro 28 na posição 1 é emparelhado com um outro cilindro 28 na posição 1, um cilindro 28 na posição 2 é emparelhado com um outro cilindro 28 na posição 2, um cilindro 28 na posição 3 é emparelhado com um outro cilindro 28 na posição 3, e assim por diante. Similarmente, em exemplos adicionais, a tabela 18 é expandida, tal como por dois cilindros 28, em que o emparelhamento simétrico 81 por número de posição idêntica 85 permanece do mesmo tipo, mas difere somente na quantidade de números de posição 85 a ser emparelhados. Como com o emparelhamento simétrico 81 pelas fileiras 31 e pelas colunas 32, embora outros arranjos reticulados de número de posição 75 sejam usados em outras modalidades da invenção.

De volta agora a outros aspectos da invenção, são divulgados um método e um sistema para suportar colunas ascendentes em uma plataforma flutuante. Embora somente o sistema esteja discutido a seguir, entende-se que as discussões anteriores e seguintes capacitam tanto o método como o sistema aqui divulgado.

Dessa maneira, em uma modalidade de exemplo, conforme visto na figura 4, um sistema 100 é divulgado para suportar uma primeira coluna ascendente 105 e uma segunda coluna ascendente 110 com uma plataforma flutuante 115. O sistema 100 compreende um meio 125 para tensionar a primeira coluna ascendente 105 em resposta a uma carga ambiental 130, e um meio 135 para tensionar a segunda coluna ascendente 110 em resposta à mesma carga ambiental 130.

O meio 125 para tensionar a primeira coluna ascendente 105 é sensível ao meios 135 para tensionar a segunda coluna ascendente 110, em que o sistema 100 compreende o aparelho supradescrito 15, em que as figuras 2 e 3 mostram um arranjo de reticulação 75 entre os cilindros 28 que constituem os tensores da coluna ascendente dedicados 27a e 27b para toda e qualquer coluna ascendente 10a e 10b. Posto em termos do sistema 100, os meios 125 e 135 compreendem os tensores da coluna ascendente dedicados 27a e 27b para a primeira coluna ascendente 105, a segunda coluna ascendente IlOe todas outras colunas ascendentes 10a e 10b. Além do mais, os meios 125 e 135 provêm uma força de contra-ação 140 a fim de suportar e impedir destruição das colunas ascendentes 10a e 10b, em que a força de contra-ação 140 opõe a uma carga ambiental, tal como onda, incidente na plataforma flutuante 115. Tendo sido assim descritas modalidades exemplares da invenção, ficará aparente que várias alterações, modificações e melhorias ocorrerão facilmente aos especialistas na tecnologia. No entanto, tais alterações, modificações e melhorias óbvias, embora não expressamente aqui descritas, devem ser consideradas implícitas e estão de acordo com o espírito e escopo da invenção. Dessa maneira, a discussão apresentada deve ser somente ilustrativa, e não limitante; a invenção está limitada e definida pelas reivindicações seguintes e seus equivalentes.

Claims

1. Aparelho para suportar colunas ascendentes em uma plataforma flutuante, o aparelho compreendendo uma superfície superior da estrutura; uma mesa disposta acima da superfície superior da estrutura, a mesa compreendendo uma estrutura em grade que tem fileiras e colunas que definem aberturas para a coluna ascendente; uma coluna ascendente recebida em cada abertura para coluna ascendente; e um tensor da coluna ascendente disposto em cada abertura para a coluna ascendente, fixado na mesa, cada tensor compreendendo uma pluralidade de cilindros selecionados do grupo consistindo de cilindros pneumáticos e cilindros hidráulicos, caracterizado pelo fato de que: um primeiro tensor da coluna ascendente em uma primeira abertura da coluna ascendente é emparelhado simetricamente por reticulação a um segundo tensor da coluna ascendente, a reticulação sendo efetuada por canalização de interconexão entre cada cilindro do primeiro tensor da coluna ascendente e um correspondente cilindro emparelhado do segundo tensor da coluna ascendente.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma coluna ascendente de perfuração.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma coluna ascendente de produção.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um tensor da coluna ascendente dedicado de perfuração.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um tensor da coluna ascendente dedicado de produção.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de cilindros compreende quatro cilindros acoplados em cada coluna ascendente.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os cilindros compreendem cilindros pneumáticos.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os cilindros compreendem cilindros hidráulicos.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mesa compreende uma grade que tem fileiras e colunas que se interceptam para formar áreas substancialmente quadradas, em que o primeiro tensor da coluna ascendente é reticulado ao segundo tensor da coluna ascendente por um arranjo de reticulação, que compreende um emparelhamento simétrico por fileiras, um ponto de referência para o emparelhamento simétrico por fileiras sendo determinado a partir do centro da estrutura em grade.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mesa compreende uma grade que tem fileiras e colunas que se interceptam para formar áreas substancialmente quadradas, em que o primeiro tensor da coluna ascendente é reticulado ao segundo tensor da coluna ascendente por um arranjo de reticulação, que compreende um emparelhamento simétrico por colunas, um ponto de referência para o emparelhamento simétrico por colunas sendo determinado a partir do centro da estrutura em grade.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mesa compreende uma grade que tem fileiras e colunas que se interceptam para formar áreas substancialmente quadradas, em que o primeiro tensor da coluna ascendente é reticulado ao segundo tensor da coluna ascendente por um arranjo de reticulação, que compreende um emparelhamento simétrico por colunas e fileiras, um ponto de referência para o emparelhamento simétrico por colunas e fileiras sendo determinado a partir do centro da estrutura em grade.