BR102012000605A2 - Dispositivo de separação submarino - Google Patents

Abstract

Dispositivo de separação submarino. Trata-se de um dispositivo de separação submarino para uso na separação de um par de placas de conectores de placa perfurada, o dispositivo de separação submarina compreendendo um primeiro membro de engate adaptado para engatar-se, em uso, a uma primeira das placas de conectores, ou a um componente rigidamente fixado a ela, um segundo membro de engate adaptado para engatar-se, em uso, a uma segunda das placas de conectores ou a um componente rigidamente fixado a ela, e meios de acionamento operáveis para seprara o primeiro e segundo membros de engate e, portanto, separar as placas de conectores.

Description

“DISPOSITIVO DE SEPARAÇÃO SUBMARINO” A invenção refere-se a um dispositivo de separação e, em particular, a um dispositivo de separação adequado para uso em localizações submarinas para permitir a separação de placas perfuradas após o retentor ou mecanismo de retenção usado para fixar as placas perfuradas uma à outra, em uso, ter sido desengatado. O uso de equipamentos localizados no leito marinho é comum na extração de óleo e gás de poços submarinos, por exemplo, para controlar o bombeamento de materiais de hidrocarbonetos a partir dos mesmos. Embora grande parte desta descrição refira-se ao uso em relação à extração de materiais de hidrocarbonetos, será apreciado que a invenção não se restringe nesse aspecto, podendo ser usada, por exemplo, na geração elétrica off-shore e em outras aplicações submarinas. Geralmente, uma série de peças de equipamento individuais são conectadas a uma unidade de distribuição por uma série de condutores suspensos. A unidade de distribuição é conectada a um equipamento localizado remotamente, por exemplo, na superfície do mar ou na terra, ou em outra localização adequada, por um cabo umbilical. Os condutores suspensos e o cabo umbilical possuem geralmente uma forma relativamente complexa, por exemplo, compreendendo uma série de cabos elétricos para a transmissão de energia elétrica e/ou sinais de controle, cabos de fibra óptica, linhas de alimentação/controle hidráulicas e/ou linhas transportando substâncias químicas para alimentação ao equipamento localizado no leito do mar. Em cada extremidade de cada condutor voador e na extremidade do umbilical, pode haver um conector, conhecido como placa perfurada (stabplate), adaptado para acoplar-se a um conector ou placa perfurada correspondente disposto(a) no equipamento ao qual esse condutor deverá ser conectado. Como cada condutor tem uma forma complexa, será apreciado que os conectores também têm uma forma complexa de modo a permitir que uma pluralidade de linhas do condutor, por exemplo, as linhas elétricas, hidráulicas, químicas e/ou de fibra óptica, como mencionado aqui anteriormente, sejam conectadas simultaneamente às partes correspondentes do conector do equipamento. Os conectores usados em tais localizações podem ser do tipo geral descrito e ilustrado na publicação do pedido de patente britânico co-pendente de número GB2467192 e nos pedidos correspondentes depositados no exterior. Um conector de placa perfurada dessa forma inclui uma placa de conectores contendo uma série de conectores individuais dispostos na mesma, cada um dos quais é adaptado para conectar-se a um conector correspondente de uma segunda placa de conectores fixa ao equipamento submarino. Um mecanismo de fixação é proporcionado para fixar as placas de conectores uma à outra. Como descrito na GB2467192, o mecanismo de fixação pode compreender um eixo angularmente móvel associado a uma das placas de conectores e tendo uma parte de extremidade não-circular adaptada para ser introduzida em um encaixe de formato similar da outra das placas de conectores. Em uso, após a conexão das placas de conectores uma à outra, a parte de extremidade do eixo é introduzida no encaixe. Ela é então girada até um ângulo adequado de modo a impedir a retração da parte de extremidade para fora do encaixe. O eixo é então colocado sob tensão para fixar firmemente as placas de conectores uma à outra.

Se houver a necessidade de separar as placas de conectores, por exemplo, para que a manutenção seja realizada, então a carga de tração é removida do eixo e o eixo retorna a sua posição angular original de modo a permitir que as placas de conectores sejam separadas. A separação das placas de conectores, assim como a conexão das mesmas, é geralmente realizada usando um ROV (veículo submarino de controle remoto), embora, em certas circunstâncias, um mergulhador possa realizar esse trabalho.

Como as placas perfuradas geralmente são instaladas e deixadas na posição por períodos de tempo longos, os sedimentos marítimos, como sedimentos calcários, crescimento de corais, etc., podem fazer com que as placas de conectores sejam retidas uma à outra apesar da liberação do mecanismo de fixação.

Além disso, quando são proporcionadas linhas químicas ou linhas hidráulicas, as válvulas incorporadas aos conectores das mesmas podem resultar na separação das placas de conectores formando um vácuo, e, portanto, pode ser necessária uma carga de separação relativamente grande para separar as placas de conectores à força contra tal vácuo.

Para contra-atacar isso e permitira a separação das placas de conectores, a liberação do mecanismo de fixação também pode ser adaptada para aplicar uma carga de separação às placas de conectores para forçá-las a se separar.

Pode haver circunstâncias em que a carga de separação aplicada por tal mecanismo de fixação é insuficiente ou não pode ser usada para atingir a separação. Por exemplo, a carga de separação pode ser insuficiente para separar os sedimentos marinhos. Além do mias, pode haver circunstâncias em que um mecanismo de liberação secundário precisou ser implementado para liberar os meios de fixação, e tal mecanismo pode não incorporar meios para aplicar uma carga de separação. Por exemplo, algumas técnicas de liberação secundárias envolvem desacoplar o mecanismo de fixação por cisalhamento ou similar, caso este em que não será possível aplicar uma carga de separação por meio do mecanismo de fixação. Quando a separação das placas de conectores não é possível de forma simples e conveniente, então o conector acoplado, e as peças de equipamento associadas, podem precisar ser movidas à superfície para reparos, o que é uma operação onerosa e demorada. A invenção tem por objetivo oferecer um dispositivo de separação adequado para uso em tais circunstâncias para auxiliar na separação das placas de conectores.

De acordo com a invenção, é proporcionado um dispositivo de separação submarino para uso na separação de um par de placas de conectores de placa perfurada, o dispositivo de separação submarina compreendendo um primeiro membro de engate adaptado pa- ra engatar-se, em uso, a uma primeira das placas de conectores, ou um componente rigidamente fixado a ela, um segundo membro de engate adaptado para engatar-se, em uso, a uma segunda das placas de conectores ou a um componente rigidamente fixado a ela, e meios de acionamento operáveis para separar o primeiro e segundo membros de engate e separar as placas de conectores.

Os meios de acionamento podem compreender, por exemplo, pelo menos um aríete hidráulico, na prática, vários aríetes sendo usados convenientemente, operáveis para separar os membros de engate. Como alternativa, pode-se usar um motor alimentado eletricamente, por exemplo, para acionar um atuador de rosca. Além disso, pode-se usar um híbrido eletro-hidráulico em que o controle é obtido, por exemplo, eletricamente, enquanto que a força motriz usada para separar os membros de engate pode ser derivada por meios hidráulicos. Em cada caso, os meios de acionamento podem ser operados usando uma fonte de alimentação interna, ou, como alternativa, podem ser alimentados usando uma fonte de alimentação externa, tal como uma fonte de alimentação localizada na superfície, ou, no caso em que o dispositivo será operado usando um ROV, uma fonte de alimentação localizada no ROV. Em outra configuração possível, os meios de acionamento podem ser um meio de acionamento mecânico configurado para ser acionado por uma entrada mecânica de, por exemplo, uma parte de um ROV. Assim, uma alavanca empurrada por parte do ROV poderia ser usada para operar o meio de acionamento.

Convenientemente, o dispositivo de separação é adaptado para ser fixo na posição, temporariamente, quando necessário.

Quando o conector de placa perfurada com o qual o dispositivo será usado incorpora um mecanismo de liberação secundário, então o dispositivo pode, como opção, adicionalmente incorporar meios atuadores operáveis para atuar o componente de liberação secundário. A invenção será adicionalmente descrita, a título de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva que ilustra um dispositivo de separação de acordo com uma concretização da invenção: A Figura 2 é uma vista plana de cima ilustrando o dispositivo de separação da Figura 1;

As Figuras 3 e 4 são vistas que ilustram o dispositivo de separação montado em uma posição em uso fixo a um conector de placa perfurada; e A Figura 5 é uma vista explodida ilustrando o dispositivo e as duas metades da placa perfurada com as quais ele é usado.

Referindo-se aos desenhos acompanhantes, uma placa perfurada da forma geral descrita e ilustrada em mais detalhes na GB2467192 é ilustrada. A placa perfurada com- preende uma primeira parte de placa perfurada fixa 4 à qual uma segunda parte de placa perfurada suspensa 6 pode ser fixada. A primeira parte de placa perfurada 4 compreende uma placa de conectores fixa 10 fixa a um alojamento de encaixe tubular 12 que, por sua vez, é fixado, em uso, a um alojamento (não ilustrado) de uma peça de equipamento submarino. A placa de conectores 10 inclui uma série de conectores individuais 14 que são conectados, por meio de linhas associadas, a partes do equipamento para alimentá-las com energia e/ou transmitir sinais de controle entre as partes do equipamento e uma localização remota. Alguns dos conectores 14 podem assumir a forma de conectores elétricos. Outros podem proporcionar conexões hidráulicas ou permitir a alimentação de substâncias químicas ao equipamento. Esses conectores são munidos convenientemente de válvulas de gatilho, ou similares, para impedir ou restringir o escape do fluido ou o ingresso da água do mar quando a placa perfurada é desconectada. A placa de conectores 10 inclui uma abertura central de formato geralmente cruci- forme. A segunda parte de placa perfurada 6 compreende uma segunda placa de conectores suspensa 16 provida de uma série similar de conectores individuais adaptados para cooperar com os conectores correspondentes dentre os conectores 14 para proporcionar conexões entre as linhas internas do equipamento e as linhas correspondentes de um condutor suspenso. A placa de conectores 16 é fixa a uma estrutura de suporte 20, e a estrutura de suporte 20, por sua vez, carrega um eixo de fixação 22, cuja parte de extremidade tem uma forma geralmente cruciforme. A parte de extremidade do eixo de fixação 22 projeta-se a partir da placa de conectores 16 e tem sua forma projetada de modo que possa passar através da abertura da placa de conectores 10 em uma orientação angular, a rotação do eixo 22 para outra orientação angular impedindo que o eixo passe através da abertura da placa de conectores 10. Uma vez introduzido através da abertura e girado, o eixo 22 também pode ser colocado sob tensão de modo a fixar as placas 10, 16 uma à outra. O quadro de suporte 20 adicionalmente inclui uma entrada de conector e acionamento 24, por meio do que a estrutura de suporte 20 pode ser afixada a um braço de um ROV para permitir a manipulação por este, e pela qual uma carga pode ser aplicada para acionar o eixo 22 para o movimento deste. O documento GB 2467192 apresenta mais detalhes a respeito da natureza do conector de placa perfurada, devendo-se fazer referência a ele para informações adicionais a respeito de sua estrutura e operação. O dispositivo de separação submarino 30 da presente concretização da invenção compreende um conector 32 adaptado para permitir o acoplamento da entrada de conector e acionamento 24 da segunda parte de placa perfurada 6 para fixar rigidamente o dispositivo de separação a ela. Como ilustrado, o conector 32 inclui um cubo central 34 adaptado para ser recebido em um rebaixo da entrada de conector e acionamento 24, o cubo 34 tendo projeções retráteis 36 associadas a ele, as quais, quando retraídas, permitem que o cubo 34 seja introduzido no rebaixo e que, quando acionadas, estendem-se através das aberturas 24a providas na entrada de conector e acionamento 24, fixando o conector à mesma de tal maneira a permitir a transmissão de torque entre eles. As projeções 36 são acionadas hidraulicamente da maneira apropriada entre suas posições de retração, acionamento e extensão. No entanto, será apreciado que nem sempre este é o caso e que outras configurações são possíveis. Por exemplo, elas podem ser acionadas eletricamente ou podem ser movidas mecanicamente pela operação apropriada de um ROV ou similar, por exemplo, usando um acoplamento do tipo rosca.

Fixo ao conector 32 está um suporte parcialmente circular 38 a partir do qual se estende uma pluralidade de braços 40 e um par de guias 42. A maneira em que o conector 32 e o suporte 38 são conectados é de tal forma que permita ao conector 32 mover-se angularmente em relação ao suporte 38, mas impedindo substancialmente o movimento axial relativo entre eles. O diâmetro do suporte 38 é suficiente para assegurar que os braços 40 e as guias 42 não colidam com as partes da segunda placa perfurada 6 à medida que o dispositivo de separação 30 está sendo movido para a posição. Os braços 40 têm uma extensão suficiente para que, à medida que o conector 32 é encaixado e fixado na posição em relação à entrada de conector e acionamento 24 da segunda parte de placa perfurada 6, as extremidades livres dos braços 40, e os membros de interconexão arqueados 44 conectados a eles, movam-se para o engate com o alojamento do equipamento ao qual é fixa a primeira parte de placa perfurada 4 associada. As guias 42 projetam-se ligeiramente de forma radial para o interior dos membros de interconexão arqueados 44 e as partes de extremidade dos mesmos têm sua forma projetada para serem recebidas dentro dos rebaixos correspondentes 46 proporcionados dentro de um tubo de guia 48 formando parte da primeira parte de placa perfurada 4. Será apreciado que, uma vez recebidas dentro dos rebaixos 46, as guias 42 servem para resistir ou limitar o movimento angular do dispositivo de separação 30 em relação à primeira parte de placa perfurada 4.

Conectados de forma pivotante às guias 42 estão membros de engate na forma de braços de engate 60 que são acoplados por meio de respectivas disposições de conexão articulada de acionamento 62 a pistões de acionamento 64 associados conectados ao suporte 38 e operáveis para acionar as disposições de conexão articulada 62 e os braços de engate 60 entre as posições de retração e engate. Nas posições retraídas, os braços de engate 60 são orientados de modo a permitir que o dispositivo 30 seja introduzido na e em volta da segunda placa perfurada 6 sem incrustração, como mencionado aqui anteriormente. Uma vez então posicionados, a operação dos pistões 64 aciona os braços de engate 60 para suas posições de engate nas quais eles cooperam com partes da segunda placa perfu- rada 6, por exemplo, partes do alojamento ou da estrutura de suporte 20 da mesma, de tal maneira a fixar o dispositivo 30 à segunda placa perfurada, de modo que as forças direcionadas axialmente possam ser transmitidas do dispositivo 30 através dos braços de engate 60 até a segunda placa perfurada 6. O conector 32 é conectado a um conector de entrada 32a adaptado para permitir a conexão, por exemplo, a um ROV. O conector 32 e o conector de entrada 32a são interco-nectados de tal maneira que o movimento axial relativo não seja permitido entre eles, embora o movimento angular relativo entre eles possa ocorrer.

As superfícies externas dos braços 40 transportam respectivos aríetes hidráulicos, cada um dos quais compreende um alojamento 48 fixo ao braço associado 40, e um pistão móvel 50 tendo uma superfície de extremidade de engate 52 projetando-se a partir do alojamento 48 e disposta de forma a se engatar, em uso, a uma parte adjacente do alojamento do equipamento ao qual a primeira parte de placa perfurada 4 é conectada.

Os aríetes hidráulicos poderíam ser alimentados por uma fonte de alimentação hidráulica proporcionada no dispositivo 30, ou em um ROV, ou pela superfície por meio de linhas apropriadas. Além do mais, uma bomba hidráulica local poderia ser proporcionada, acionada a partir de baterias ou similar.

Em uso, quando se deseja separar a primeira e segunda partes de placa perfurada 4, 6, primeiramente o eixo 22 é manipulado da maneira usual, por exemplo, usando um ROV, para liberar a carga de fixação aplicada pelo e girar o eixo 22 para sua posição liberada em que sua extremidade cruciforme é capaz de passar através da abertura na placa de conectores 10. Essa operação também pode aplicar uma carga de separação às partes de placa perfurada 4, 6. Se uma carga suficiente puder ser aplicada dessa maneira, então as partes de placa perfurada 4, 6 podem ser separadas nesse momento sem o uso do dispositivo de separação 30. No entanto, se o uso do dispositivo 30 for desejado ou necessário para separar as partes de placa perfurada 4, 6, por exemplo, no caso em que um torque excessivo foi aplicado, acidentalmente, ao eixo 22, resultando na falha do mesmo, e impedindo, dessa forma, o uso do eixo 22 para obter a separação, então o dispositivo 30 é manobrado para a posição com as guias 42 localizadas dentro dos rebaixos 46, e com o cubo 34 posicionado dentro do rebaixo da entrada de conector e acionamento 24 da segunda parte de placa perfurada 6. As projeções 36 são então movidas para suas posições estendidas, acionadas. Os pistões 64 também são operados para acionar os braços de engate 60 para suas posições de engate. Será apreciado que, nessa posição, o dispositivo 30 é fixado firmemente na posição. Os aríetes hidráulicos são então acionados para colocar as superfícies de engate de extremidade 52 em engate com o alojamento do equipamento e, subsequentemente, aplicar uma carga que é transmitida às placas de conectores 10, 16 através do alojamento do equipamento e através do dispositivo 30, em particular os braços 40, o suporte 38, as guias 42 e os braços de engate 60, e a estrutura de suporte 20 da segunda parte de placa perfurada 6, separando as placas de conectores 10, 16. A grandeza da carga de separação que pode ser aplicada dessa forma é suficiente para superar o efeito dos vácuos sendo formados nas várias linhas hidráulicas e/ou químicas durante a separação, e também é capaz de desfazer quaisquer formações calcárias ou de corais ou outros sedimentos marinhos que poderíam de alguma forma impedir a separação.

Se necessário, como o conector 32 é capaz de girar em relação à estrutura de suporte 38, uma carga de torque pode ser aplicada ao eixo 22 durante a separação. Consequentemente, é possível obter certo ajuste da posição angular do eixo 22, se desejado. O dispositivo de separação poderia, se desejado, ser usado como uma alternativa ao uso do mecanismo de separação integrado, quando proporcionado, para auxiliar na separação das partes 4, 6 após o ângulo do eixo 22 ter sido ajustado para permitir a liberação das partes 4, 6.

Em um modo de operação alternativo, quando a parte 6 é provida de um mecanismo de liberação secundário para permitir o ajuste angular do eixo 22 no caso de o mecanismo de liberação primário ter falhado ou emperrado, por meio da fixação do dispositivo do dispositivo de separação 30 na posição e pela operação da liberação secundária, o eixo 22 pode ser movido para sua orientação liberada usando o conector de entrada 32a para aplicar um torque ao eixo 22, e uma vez que a orientação desejada tenha sido alcançada, e os braços de engate 60 tenham sido movidos para suas posições de engate, os aríetes 40 podem ser acionados para separar as partes 4, 6. Nesse modo de operação, o mecanismo de liberação secundário pode ser acionado apropriadamente pelo uso do dispositivo 30. Por exemplo, o mecanismo de liberação secundário é operado apropriadamente pela rotação de uma alavanca, e um mecanismo adequado poderia ser proporcionado para girar ou mover a alavanca para ativar esse mecanismo de liberação secundário. Embora o referido mecanismo possa ser incorporado no dispositivo 30, essa funcionalidade pode ser proporcionada por um ROV com o qual o dispositivo 30 é usado.

Embora, na configuração descrita aqui anteriormente, a força de separação seja a-plicada às partes 4, 6 pelo uso dos aríetes hidráulicos 40, será apreciado que essa necessidade nem sempre é o caso. Por exemplo, motores operados eletricamente podem ser usados para acionar atuadores de rosca apropriados, ou similar, para aplicar a carga necessária. Novamente, a fonte de alimentação pode ser local, ou estar localizada na superfície.

Embora os pistões sejam descritos como sendo usados no acionamento dos braços de engate 60 para movimento, será apreciado que outros meios, inclusive meios alimentados eletricamente, podem ser usados. Como alternativa, uma entrada mecânica pode operar um dispositivo de acionamento mecânico para oferecer essa funcionalidade.

Para facilitar o uso do dispositivo, ele pode incorporar convenientemente flutuação e pode incorporar pontos de ancoragem para auxiliar na implementação. No caso de falta de energia, o dispositivo é convenientemente configurado para se liberar dos conectores de placa perfurada associados.

Será apreciado que, embora a descrição anterior seja de uma concretização e diversas variantes da mesma, a invenção não se restringe nesse aspecto, e que uma grande variedade de modificações e alterações podem ser realizadas sem divergir do escopo da invenção.

Claims (16)

1. Dispositivo de separação submarino para uso na separação de um par de placas de conectores de placa perfurada, o dispositivo de separação submarina sendo CARACTERIZADO por compreender um primeiro membro de engate (52) adaptado para engatar-se, em uso, a uma primeira das placas de conectores, ou a um componente rigidamente fixado a ela, um segundo membro de engate (60) adaptado para engatar-se, em uso, a uma segunda das placas de conectores ou a um componente rigidamente fixado a ela, e meios de acionamento (50) operáveis para separar o primeiro e segundo membros de engate e, portanto, separar as placas de conectores.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento (50) compreendem um aríete hidráulico operável para separar os membros de engate.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento (50) compreendem um motor alimentado eletricamente.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor é usado para acionar um atuador de rosca.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento (50) são alimentados por uma fonte de alimentação interna.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento (50) são alimentados por uma fonte de alimentação localizada remotamente.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento (50) são alimentados por uma fonte de alimentação localizada na superfície.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO por ser adaptado para ser fixo na posição, temporariamente, quando necessário.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo membro de engate (60) compreende um braço de engate móvel entre uma posição retraída e uma posição engatada.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o braço de engate (60) pode ser movido hidraulicamente entre suas posições retraída e engatada.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o braço de engate (60) pode ser movido eletricamente entre suas posições retraída e engatada.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o braço de engate (60) pode ser movido por um meio de acionamento mecânico configurado para ser acionado por uma entrada mecânica.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de acionamento mecânico compreende uma alavanca impulsionada por parte de um ROV.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender meios atuadores operáveis para acionar um segundo componente de liberação de um ou mais conectores de placa perfurada.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender meios multiplicadores de torque por meio dos quais um torque aplicado pode ser multiplicado e aplicado a um dos conectores de placa perfurada.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender meios de reação por meio dos quais o torque multiplicado pode ser reagido através do outro dos conectores de placa perfurada.