BR102012003065A2

BR102012003065A2 - Tensionador para manter uma força de tração em um riser e método para tensionar um riser que passa através de uma abertura em um convés de uma plataforma

Info

Publication number: BR102012003065A2
Application number: BR102012003065-9A
Authority: BR
Inventors: Aksel Bulent; William Pallini Joseph Jr.; Matthew Wong Steven; Maa Tsoring-Jong
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2018-05-02
Also published as: GB2488036B; BR102012003065A8; GB201202207D0; NO346470B1; CN102673747A; BR102012003065B1; MY155985A; AU2012200634A1; US8496409B2; AU2012200634B2; SG183612A1; NO20200073A1; NO20120103A1; CN102673747B; NO344735B1; GB2488036A; US20120207550A1

Abstract

"tensionador para manter uma força de tração em um riser e método p,,~ra tensionar um riser que passa através de uma abertura em um convés de uma plataforma" um tensionador de impulso (11) para manter uma força de tração em um riser (13) que tem um eixo geométrico (39) que se acopla a uma plataforma flutuante e mantém a força de tração enquanto o riser (13) se inclina variavelmente da vertical. o tensionador (11) inclui uma pluralidade de cilindros (35) que têm uma extremidade inferior acoplada de forma articulável ao convés 10 (17). os cilindros (35) são substancialmente perpendiculares ao convés (17) na posição de funcionamento e em um ângulo em relação ao convés (17) na posição de tensionamento. após o funcionamento do riser (13), um conjunto de colocação (51) move os cilindros (35) da posição de funcionamento para a posição de tensionamento. um anel tensionador (21) funciona no riser (13) 15 próximo a uma extremidade superior dos cilindros (35), e os cilindros (35) são então automatic:amente acoplados ao anel tensionador (21).

Description

(54) Título: TENSIONADOR PARA MANTER UMA FORÇA DE TRAÇÃO EM UM RISER E MÉTODO PARA TENSIONAR UM RISER QUE PASSA ATRAVÉS DE UMA ABERTURA EM UM CONVÉS DE UMA PLATAFORMA (51) Int. Cl.: E21B 19/08 (30) Prioridade Unionista: 11/02/2011 US 61/442,073, 11/02/2011 US 61/442, 07325/03/2011 US 13/072,233 (73) Titular(es): VETCO GRAY INC (72) Inventor(es): BULENT AKSEL; JOSEPH WILLIAM PALLINI JR.; STEVEN MATTHEW WONG; TSORING-JONG MAA (74) Procurador(es): ARTUR FRANCISCO SCHAAL (57) Resumo: TENSIONADOR PARA MANTER UMA FORÇA DE TRAÇÃO EM UM RISER E MÉTODO p„~RA TENSIONAR UM RISER QUE PASSA ATRAVÉS DE UMA ABERTURA EM UM CONVÉS DE UMA PLATAFORMA Um tensionador de impulso (11) para manter uma força de tração em um riser (13) que tem um eixo geométrico (39) que se acopla a uma plataforma flutuante e mantém a força de tração enquanto o riser (13) se inclina variavelmente da vertical. O tensionador (11) inclui uma pluralidade de cilindros (35) que têm uma extremidade inferior acoplada de forma articulável ao convés 10 (17). Os cilindros (35) são substancialmente perpendiculares ao convés (17) na posição de funcionamento e em um ângulo em relação ao convés (17) na posição de tensionamento. Após o funcionamento do riser (13), um conjunto de colocação (51) move os cilindros (35) da posição de funcionamento para a posição de tensionamento. Um anel tensionador (21) funciona no riser (13) 15 próximo a uma extremidade superior dos cilindros (35), e os cilindros (35) são então automaticamente acoplados ao anel tensionador (21).

“TENSIONADOR PARA MANTER UMA FORÇA DE TRAÇÃO EM UM RISER E MÉTODO PARA TENSIONAR UM RISER QUE PASSA ATRAVÉS DE UMA ABERTURA EM UM CONVÉS DE UMA PLATAFORMA” Antecedentes Da Invenção

Este pedido reivindica o benefício de Pedido Provisório U.S. n° 61/442.073, depositado em 11 de fevereiro de 2011, intitulado Marine Riser Tensioner, cujo pedido é por meio deste documento incorporado aqui por referência.

Campo Da Invenção

A presente invenção se refere em geral a tensionadores de riser marinho e, erri particular, a um tensionador de içamento de estilo RAM que acomoda a inc inação de riser.

Breve Descrição Da Técnica Relacionada

As plataformas de produção em alto-mar devem suportar colunas de ascensão de produção a partir de poços petróleo ou gás que se estendem até a plataforma a partir de poços submarinos. Para plataformas que são fixas no fundo do oceano isto é prontamente realizado e é bem conhecido na técnica. Entretanto, para conclusões submarinas em águas profundas que exigem o uso c^!e plataformas flutuantes, como plataformas de perna de tensão (TLPs) ou plataformas semissubmersíveis, colunas de ascensão de suporte apresentam problemas significativos. Estas plataformas se movem sob a influência de ondas, vento, e corrente e são submetidas a várias forças. Logo, o mecanismo de tensionamento de riser deve permitir que a plataforma se mova em relação ao riser.

O mecanismo de tensionamento de riser também deve manter o riser sob tensão de modo que todo o peso do riser não seja transferido para a cabeça de poço e de modo que o riser não desmorone sob seu próprio peso. O mecanismo de tensionamento logo deve exercer uma força de tensão contínua no ríser. E também, essa força deve ser mantida dentro de uma tolerância estreita.

Cs tensionadores de içamento têm diversas vantagens em aplicações submarinas, uma delas em que o tensionador acomoda cargas maiores em um espaço menor em relação a outros tipos de tensionadores. Isto é em parte porque tensionadores de içamento usam uma extremidade de pistão mais eficiente e não exige um dispositivo de tração de tensão na conexão de extremidade. Além disso, a pressão em tensionadores de içamento não age no lado de haste do cilindro. Onde os mares são revoltos, e a plataforma flutuante é submetida grande faixa de movimento vertical, os tensionadores de içamento são capazes de mais bem acomodar tal movimento vertical. Além disso, o uso de um tensionador de içamento pode minimizar os efeitos corrosivos do ambiente de água salgada nos quais eles devem operar porque os lacres de alta pressão do tensionador não estão localizados adjacentes à atmosfera e estão isolados de fluidos e fragmentos cáusticos.

As TLPs fornecem plataformas de perfuração estáveis em águas mais profundas. Em TLPs, as pernas de tensão se estendem a partir da plataforma abaixo até uma âncora localizada no fundo do mar. As pernas de tensão são relativamente inflexíveis, ou seja, muito do movimento vertical da plataforma é eliminado. As TLPs permitem localização do conjunto de cabeça de poço na superfície em vez de no fundo do mar. Um riser vai se estender tipicamente a partir do conjunto de cabeça de poço abaixo até o fundo do mar. Esta configuração permite conclusão de poço mais simples e melhor controle de produção. Entretanto, em TLPs, o riser pode se inclinar verticaimente em relação à TLP. A quantidade de inclinação de riser verticaimente não é estática e varia com o tempo durante a operação.

Embora o uso de ambos os tensionadores de içamento TLPs e tipo RAM seja desejado, devido à inclinação variante de riser, tensionadores de içamento estilo RAM construídos até agora não são adequados atualmente para uso com TLPs. Em todos os sistemas RAM anteriores, os cilindros permanecem em linha com o riser, que permite espaçamento pequeno das colunas de ascensão. Embora o pequeno tamanho do tensionador de içamento estilo RAM seja desejável, o tamanho pequeno também causa um problema em que o mesmo limita o tamanho da passagem em que o riser pode ser alinhado. Portanto, há uma necessidade para um tensionador de riser de içamento que pode se inclinar com o riser e permitir espaço adequado para alinhamento de um riser para uso em uma TLP.

Sumário Da Invenção

Esses e outros problemas são em geral resolvidos ou contornados, e vantagens técnicas são geralmente atingidas, pelas realizações preferidas da presente invenção que fornece um tensionador de riser marinho, e um método para utilizar o mesmo.

De acordo com uma realização da presente invenção, um tensionador para manter uma força de tensão em um riser que tem um eixo geométrico é divulgado. O riser se estende a partir de um conjunto de cabeça de poço submarino através de uma abertura em um convés de plataforma flutuante. O tensionador compreende um anel tensionador acoplado ao riser, e uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos. Cada cilindro hidropneumático tem articulaçõess flexíveis nas extremidades opostas para acoplar o cilindro entre o convés e o anel tensionador. A pluralidade de cilindros hidropneumáticos é móvel por atuação remota em pelo menos um plano entre uma posição alinhada e uma posição de tensionamento. Os cilindros são adaptados para se acoplarem automaticamente ao anel tensionador após se mover a partir da posição alinhada para a posição de tensionamento.

Dêí acordo com outra realização da presente invenção, um tensionador para manter uma força de tensão em um riser que tem um eixo geométrico é divulgado. O riser se estende a partir de um conjunto de cabeça de poço submarino através de uma abertura em um convés de plataforma flutuante. O tensionador compreende um anel tensionador para se acoplar ao riser, e uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos. Os cilindros hidropneumáticos se estendem entre o convés e o anel tensionador. O tensionador também inclui conjunto de rolamento guia que é adaptado para montar no convés e rolar ao longo do riser. Uma manga condutora se estende a partir do anel tensionador paralela ao riser e é adaptada para estar em interface com rolamentos do conjunto de rolamento guia. Quando o riser gira em relação ao convés, a manga condutora resistirá à rotação do tensionador através de forças de reação exercidas pelo conjunto de rolamento guia enquanto permite a rotação do riser em relação ao anel tensionador.

De acordo com ainda outra realização da presente invenção, um método para tencionar um riser que passa através de uma abertura em um convés de uma plataforma é divulgado. O método compreende colocar uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos em torno da abertura no convés. Os cilindros são então flexivelmente conectados a uma primeira extremidade ao convés. O méítodo então move os cilindros a partir de uma posição alinhada perpendicular ao convés até uma posição de tensionamento em um ângulo para o convés. Após movimento dos cilindros até a posição de tensionamento, o método automaticamente acopla uma segunda extremidade de cada cilindro a um anel tensionador acoplado ao riser. À medida que o riser se inclina relativa à plataforma, o método permite que os cilindros se movam em mais de um plano para acomodar a inclinação de riser.

IJma vantagem de uma realização preferida é que um tensionador de içamento pode acomodar a inclinação variante de um riser que se estende a partir de um ambiente submarino até uma plataforma de perna de tensão (TLP). As realizações divulgadas permitem que o espaço máximo seja utilizado para guiar o ri ser, embora ainda inserindo em uma pegada menor comparada a outros tensionadores convencionais. E também, as realizações divulgadas acomodam urna faixa maior de movimento vertical entre o riser e a TLP, As realizações divulgadas também permitem cargas de tensionador maiores e eventos de corrosão reduzidos enquanto permite que tensionadores de içamento sejam utilizados com TLPs.

Breve Descrição Dos Desenhos

Da mesma forma que os recursos, vantagens e objetivos da invenção, assim como outros serão aparentes, são atingidos, e podem ser compreendidos em mais detalhe, descrição mais particular da invenção brevemente sumarizada acima pode ser dada como referência às realizações da mesma que são ilustradas nos desenhos anexos que formam uma parte desta especificação. Deve ser notado, entretanto, que os desenhos ilustram apenas uma realização preferida da invenção e logo não devem ser considerados limitantes de seu escopo já que a invenção pode admitir outras realizações igualmente eficazes.

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de tensionador de riser de acordo com uma realização da presente invenção.

A Figura 2 é uma vista transversal do conjunto de tensionador de riser da Figura 1 tomada ao longo da linha 2—2.

A Figura 3 é uma vista de topo do conjunto de tensionador de riser da Figura 1 que ilustra o alinhamento de cilindro do conjunto de tensionador de riser da Figura 1.

A Figura 4 é um vista de topo de uma realização alternativa do conjunto de tensionador de riser da Figura 1 que ilustra um alinhamento de cilindro alternativo do conjunto de tensionador de riser da Figura 1.

A Figura 5 é uma vista parcial de um conjunto de cilindro da Figura 1 em uma primeira posição.

A Figura 6 é uma vista parcial do conjunto de cilindro da Figura 5 em uma segunda posição.

As Figuras 7, 8A, e 9 ilustram esquematicamente o movimento dos cilindros cila Figura 1 a partir de uma posição alinhada até uma posição de tensionamento.

As Figuras 8B a 8E ilustram esquematicamente realizações alternativas de um aparelho de acoplamento automático para acoplar os cilindros da Figura 1 a um anel tensionador da Figura 1.

A Figura 10 ilustra o conjunto de tensionador de riser da Figura 1 que acomoda a inclinação de riser de acordo com uma realização da presente invenção.

A Figura 11 é um vista transversal do conjunto de tensionador de riser da Figura 10 tomada ao longo da linha 11—11.

As Figuras 12A e 12B são vistas transversais laterais e de topo, respectivamente, de uma realização alternativa do conjunto de tensionador de riser da Figura 1.

As Figuras 13A e 13B são vistas transversais laterais e de topo, respectivamente, de uma realização alternativa do conjunto de tensionador de riser da Figura 1.

As Figuras 14A e 14B são vistas transversais laterais e de topo, respectivamente, de uma realização alternativa do conjunto de tensionador de riser da Figura 1.

Descrição Detalhada Da Realização Preferencial

A presente invenção será agora descrita mais integralmente doravante com referência aos desenhos anexos que ilustram realizações da invenção. Esta invenção pode, entretanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser reconhecida como limitada às realizações ilustradas estabelecidas aqui. Em vez disso, estas realizações são fornecidas para que esta divulgação seja inteira e completa, e comunicará totalmente o escopo da invenção para aqueles versados na técnica. Números correlatos referem-se a elementos correlatos, e a notação principal, se utilizada, indica elementos similar em realizações alternativas.

Na discussão a seguir, vários detalhes específicos são estabelecidos para fornecer uma compreensão integral da presente invenção. Entretanto, será óbvio para aqueles versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem tais detalhes específicos. De forma adicional, na maior parte, detalhes com relação à perfuração de poço, operações de descida, e sim ilares foram omitidas em muitos destes detalhes já que não são considerados necessários para obter uma compreensão completa da presente invenção, e são considerados parte das habilidades de pessoas versadas na técnica relevante.

Em referência à Figura 1 e Figura 2, um conjunto de tensionador de riser 11 fornece tensão a um riser 13 que tem sua extremidade inferior fixa ao equipamento submarino como um conjunto de cabeça de poço submarino (não mostrado). O conjunto de tensionador de riser 11 tem uma posição de tensíonamentc, mostrada nas Figuras 1 a 4, 8A, e 9 a 14, e uma posição alinhada, mostrada nas Figuras 5, e 7, Na posição alinhada, os conjuntos de cilindro 19 são desacoplados a partir do anel tensionador 21 e colocados em uma posição vertical perpendicular a um convés 17 como mostrado na Figura 5 e Figura 7 e descrito em mais detalhe abaixo. Desta maneira, o conjunto de tensionador de riser 11 é liberado a partir de uma abertura 15 no convés 17, permitindo a quantidade máxima de espaço para alinhar o riser 13 e o equipamento acoplado ao riser.

O riser 13 se estende para cima através da abertura 15 no convés 17 de uma embarcação (não mostrado). Embora ancorado, o convés 17, ou seja, a embarcação, tipicamente se moverá em relação ao riser 13 em resposta a movimento de corrente e de onda. Uma pluralidade de conjuntos de cilindro 19 é fornecida com fluido e gás hidráulico sob pressão para fornecer uma força para cima ao riser 13 manter tensão uniforme no riser 13 à medida que o convés 17 se move em relação ao riser 13. Seis conjuntos de cilindro 19 são mostrados nesta invenção para clareza de explicação. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que mais ou menos conjuntos de cilindro 19 podem ser utilizados.

Uma extremidade inferior de cada conjunto de cilindro 19 se acopla ao convés 17 e uma extremidade superior se acopla de maneira removível a urn anel tensionador 21, O anel tensionador 21 é um objeto similar a um disco anelar que pode prender-se ao riser 13 de modo que o anel tensionador 21 seja coaxial com um eixo geométrico 39 que passa através do riser 13. O anel tensionador 21 também pode ser rosqueado ao riser 13 ou uma articulação de tensionador de riser conforme descrito em mais detalhes abaixo. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que o riser 13 pode se referir ao riser que se estende entre a cabeça de poço e a plataforma de perfuração ou uma articulação de tensionador de riser acoplada em linha ao riser 13 próximo ao conjunto de tensionador de riser 11.

As extremidades inferiores de cada conjunto de cilindro 19 são colocadas cireunferencialmente em torno da abertura 15. Na realização ilustrada, as extremidades inferiores de cada cilindro são acopladas em uma borda da abertura 15, tal que o diâmetro de um círculo que tem uma borda que passa através de cada localização de acoplamento de extremidade inferior de cada conjunto de cilindro 19 será maior do que o diâmetro do anel tensionador 21. Desta maneira, conjunto de tensionador de riser 11 não vai tombar na inclinação máxima esperada do riser 13. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que a extremidade inferior de cada conjunto de cilindro 19 pode se acoplar ao convés 17 uma distância maior a partir da abertura 15 como necessário tal· que as extremidades inferiores dos conjuntos de cilindro 19 não se acoplarão ao convés 17 diretamente abaixo do anel tensionador 21 quando o riser 13 está em um estado não inclinado. Além disso, o conjunto de tensionador da riser 11 pode incluir um conjunto antideslocamento ou conjunto guia 23 empregado para guiar ou centralizar o riser 13 na abertura 15. O conjunto guia 23 é montado em torno do riser 13 enquanto na posição de tensionamento para engate com o riser 13, ou a um componente montado no riser 13.

Gada conjunto de cilindro 19 inclui um acoplador 33 em cada extremidade cie um cilindro 35. Cada cilindro 35 tem um tambor e uma haste, permitindo que cada cilindro 35 se mova entre uma posição contraída mostrada na Figura 8A, e uma posição estendida mostrada na Figura 9. Na posição estendida, a extremidade superior de cada cilindro 35 se move para longe a partir da extremidade inferior respectiva de cada cilindro 35, e na posição contraída, a extremidade superior de cada cilindro 35 se move para perto da extremidade inferior respectiva de cada cilindro 35. A extremidade inferior de cada cilindro 35 se acopla de maneira pivotável ao convés 17 com acoplador 33, como a articulação de esfera e soquete mostrada. Na realização exemplificativa, o cilindro 35 pode girar sobre o acoplador inferior 33. De forma similar, cada cilindro 35 se acopla ao anel tensionador 21 com o acoplador 33, como a articulação de esfera e soquete ilustrada. Como com o acoplador inferior 33, o acoplador superior 33 permite que o cilindro 35 gire sobre o acoplador superior 33. O cilindro 35 pode gire sobre cada acoplador 33 em um ou mais planos. Por exemplo, o cilindro 35 pode girar em três dimensões definidas por três eixos geométricos perpendiculares que tem uma origem em cada acoplador 33. Desta maneira, o cilindro 35 pode girar em um ou mais planos, e preferivelmente em planos ilimitados, à medida que o convés 17 se move em relação ao riser 13.

O giro nos acopladores 33 ocorrerá à medida que o convés 17 e o riser 13 se movem um em relação ao outro. Logo, à medida que o riser 13 se inclina para longe da vertical em relação ao convés 17, o anel tensionador 21 se moverá a partir da posição ilustrada na Figura 1. Em uma realização exemplificativa, o riser 13 e o anel tensionador 21 podem ocupar variavelmente a posição mostrada nas Figuras 10 e 11. Como ilustrado na Figuras 10 e 11, os cilindros 35 girarão nos acopladores superior e inferior 33 para manter conexão tanto com o convés 17 quanto com o anel tensionador 21. Cada cilindro se estenderá, contrairá, e girará como necessário para permanecer acoplado com o anel tensionador 21 e com o convés 17. De forma similar, à medida que o riser 13 se inclina, cada cilindro se contrairá, expandirá e girará como necessário para exercer uma força de tensionamento no riser 13.

Como ilustrado na Figura 1, cada conjunto de cilindro 19 também inclui um anteparo mecânico 31 que se monta ao convés 17 adjacente a cada cilindro 35. Cada anteparo mecânico 31 se estende verticalmente a partir do convés 17 e define um receptáculo cilíndrico parcial 37 de frente para a abertura 15 no convés 17. O receptáculo 37 se estende pelo comprimento do anteparo mecânico 31 e é de um tamanho e formato para receber o cilindro 35 quando o cilindro 35 gira até uma posição que é perpendicular ao convés 17 como mostrado nas Figuras 5 e 7, Quando o cilindro 35 está na posição perpendicular, uma superfície do cilindro 35 confinará o receptáculo 37. No evento em que a inclinação de riser 13 tenta empurrar o cilindro 35 além da posição perpendicular para longe da abertura 15 e em direção a uma superfície do convés 17, o anteparo mecânico 31 exercerá uma força de reação contra o cilindro 35, mantendo o cilindro 35 na posição perpendicular.

A realização exemplificativa do conjunto de tensionador de riser 11 ilustrada na Figura 3 mostra o alinhamento dos cilindros 35 dos conjuntos de cilindro 19 em torno da abertura 15. Como mostrado na Figura 3, os seis cilindros 35 o a realização exemplificativa são dispostos em torno da abertura 15 tal que urn plano vertical passará através de ambas as extremidades de cada cilindro nos acopladores superior e inferior 33, e eixo geométrico 39. Por exemplo, um plano vertical que passa através das extremidades superior e inferior do cilindro 35A nos acopladores 33 incluirá o eixo geométrico 39. De forma similar, planos verticais separados que passam através das extremidades superior e inferior de cada cilindro 35B, 35C, 35D, 35E, 35F nos acopladores 33, respectivamente, incluirão o eixo geométrico 39.

Em uma realização alternativa, ilustrada na Figura 4, os cilindros

35 compreendem três pares de cilindro 35G e 35G', 35H e 35H', e 35I e 35I'.

Nesta realização, um plano vertical que passa através das extremidades de cada cilindro individual nos acopladores 33 não incluirá o eixo geométrico 39. Em vez disso, os acopladores superiores 33 de cada cilindro serão deslocados a partir da posição descrita na Figura 3, com o acoplador superior 33 de cada pare de cilindro deslocado por uma quantidade equivalente em direções opostas. Por exemplo, os acopladores inferiores 33 são montados em torno da abertura 15 como descrito acima com relação à Figura 3. Entretanto, na Figura 4, os acopladores superiores 33 de cada cilindro 35 não são montados em torno do anel tensíonador 21 em um plano vertical que passa através do eixo geométrico 39 e os acopladores inferiores 33. Como mostrado na Figura 4, um plano vertical 42 passes através do acoplador inferior 33 do cilindro 35G e do eixo geométrico 39. Outro plano vertical 40 passa através do acoplador inferior 33 do cilindro 35G e do acoplador superior 33 do cilindro 35G. O plano 42 e o plano 40 formam ângulo α no acoplador inferior 33 do cilindro 35G. O cilindro pareado 35G' será deslocado de uma maneira similar na direção oposta. Por exemplo, um plano vertical 44 passa através do acoplador inferior 33 do cilindro 35G' e do eixo geométrico 39. Outro plano vertical 46 passa através do acoplador inferior 33 do cilindro 35G' e do acoplador superior do cilindro 35G'.

plano 44 e ο plano 46 formarão ângulo -a no acoplador inferior 33 do cilindro 35G'. De uma maneira similar, o acoplador superior 33 do cilindro 35H será deslocado em um ângulo γ, e o acoplador superior 33 do cilindro 35H' será deslocado em um ângulo -γ. O acoplador superior 33 do cilindro 35I será deslocado em um ângulo β, e o acoplador superior do cilindro 351' será deslocado em um ângulo -β.

Ao deslocar cada cilindro no par em direções opostas, como ilustrado na realização da Figura 4, estabilidade torsional adicional é atingida. Logo, se a embarcação gira sobre o riser 13, enquanto um cilindro do par pode intensificar a rotação, o cilindro oposto no par reagirá para reduzir rotação. Por exemplo, se o convés 17 girar na direção horária em relação ao riser 13 a partir da posição mostrada na Figura 4, a força exercida no anel tensionador 21 e no riser 13 pelo cilindro 35H' acelerará a rotação; entretanto, como o cilindro 35H é deslocado um quantidade igual na direção oposta a partir do cilindro 35H’, a força exercida no anel tensionador 21 e no riser 13 pelo cilindro 35H neutralizará a rotação acelerada pelo cilindro 35H'. O mesmo é verdadeiro para pares de cilindro 35G e 35G', e 35I e 35Γ.

Como mostrado na Figura 5 e Figura 6, o conjunto do cilindro 19 inclui um conjunto de colocação 51. Na realização ilustrada, o conjunto de colocação 51 inclui um cilindro de colocação 53, um cilindro acoplador 55, e um acoplador rígido 57. O acoplador rígido 57 se acopla a uma extremidade superior do anteparo mecânico 31 e fornece um ponto de montagem para uma primeira extremidade de cilindro de colocação 53. O acoplador rígido 57 pode compreender uma montagem de pino, um conjunto de suporte parafusado ou qualquer outro dispositivo de acoplamento adequado. O acoplador rígido 57 está localizado a uma distância suficiente a partir do receptáculo 37 tal que quando o cilindro 35 estiver perpendicular ao convés 17, uma superfície do cilindro 35 pode entrar em contato com uma superfície do receptáculo 37 e permite que o cilindro de colocação 53 permaneça acoplado ao cilindro 35 enquanto na posição alinhada. Uma segunda extremidade de cilindro de colocação 53 se acopla ao cilindro acoplador 55. O cilindro acoplador 55 se acopla ao cilindro 35 tal que o cilindro de colocação 53 exercerá uma força em cilindro 35. O cilindro de colocação 53 atua para mover o cilindro 35 a partir da posição alinhada perpendicular ao convés 17, mostrada na Figura 5, até a posição de tensionamento angulada a bordo em direção à abertura 15, mostrada na Figura 6. Assim que os cilindros de colocação 35 estiverem na posição de tensionamento, os cilindros de colocação 53 não operam mais. Em uma realização exemplificativa, após a colocação dos cilindros 35 na posição de tensionamento da Figura 6 e acoplamento do anel tensionador 21 aos cilindros 35, como mostrado na Figura 8A e descrito abaixo, os cilindros de colocação 35 pode ser desacoplados a partir dos cilindros 35.

Assim que o alinhamento do riser 13 for completo, os conjuntos do cilindro 19 são inclinados na posição de tensionamento mostrada nas Figuras 1a 4, 6, e 8 a 11, pelos cilindros de colocação 53. Na realização exemplificativa, os cilindros de colocação 53 são cilindros hidráulicos que podem ser atuados por um operador para mover os cilindros 35 a partir da posição alinhada até a posição de tensionamento. De preferência, o processo de atuação é remotamente operado por qualquer mecanismo de controle adequado, como um sistema de pressão hidráulica, sistema de controles eletrônicos, ou similares. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que o conjunto de colocação 51 ilustrado é nada mais que um exemplo de um mecanismo para mover cilindros 35 a partir da posição alinhada da Figura 5 até a posição de tensionamento da Figura 6. Conjuntos alternativos podem incluir conjuntos em molde H, conjuntos parafusados, ou similares adaptados para operar como descrito acima com relação ao conjunto de colocação de cilindro hidráulico 51. Estas realizações adicionais são contempladas e incluídas peias realizações divulgadas.

O anel tensionador 21 pode prender-se ao riser 13 próximo ao conjunto de tensionador de riser 11 e ser alinhado no riser 13 próximo ao conjunto de tensionador de riser 11. Os cilindros 35 dos conjuntos do cilindro 19 então giram em direção ao riser 13, como mostrado na Figura 6, e se acoplam ao anel tensionador 21, como mostrado na Figura 8A. O acoplamento dos cilindros 35 dos conjuntos do cilindro 19 ao anel tensionador 21 ocorrerá de uma maneira automática tal que à medida que o anel tensionador 21 descende no riser 13 em seguida à colocação dos cilindros 35 na posição de tensionamento da Figura 6 pelos conjuntos de colocação 51, os acopladores 33 nas extremidÊÍdes superiores dos cilindros 35 engatarão automaticamente os receptáculos de acoplador em um lado inferior do anel tensionador 21.

LJma maneira na qual os cilindros 35 podem se acoplar ao anel tensionador 21 é ilustrada na Figura 8B. O anel tensionador 21 pode incluir uma pluralidade de receptáculos de orientação 22, um receptáculo de orientação 22 correspondente a cada cilindro 35. Os receptáculos de orientação 22 têm uma extremidade inferior cônica 24 que faz transição a partir de uma extremidade de diâmetro maior a um diâmetro de um tubo cilíndrico 26 onde os receptáculos de orientação 22 se unem à porção inferior do anel tensionador 21. O tubo cilíndrico 26 define um canal de trava anelar 28 em uma superfície de diâmetro interior do tubo cilíndrico 26. O acoplador 33 inclui um assento de esfera 30 que define uma cavidade semiesférica superior 32. O acoplador 33 também inclui um retentor de esfera 54 que define uma cavidade semiesférica inferior 56. O retentor de esfera 54 tem uma abertura cônica 34 em uma extremidade inferior de retentor de esfera 54. A cavidade 32 e a cavidade 56 definem uma cavidade esférica de um diâmetro substancialmente igual ao diâmetro de uma esfera do acoplador 33, como ilustrado, que tem uma abertura em uma porção inferior da cavidade 56 tal que a abertura tem um diâmetro mais estreito do que as cavidades 32, 56. A abertura cônica 34 realiza transição a partir de um diâmetro em uma superfície inferior do retentor de esfera 54 até o diâmetro mais estreito da abertura de cavidade 56. Após a extremidade de esfera do acoplador 33 ser inserida na cavidade 32, o retentor de esfera 54 será preso ao assento de esfera 30 através das roscas coincidentes 58. O acoplador 33 pode girar na esfera através da faixa de movimento permitida pela abertura cônica 34 no retentor de esfera 54. Na realização ilustrada, a esfera de acoplador 33 será inserida no assento de esfera 30 antes da colocação do cilindro 35 na posição de tensionamento da

Figura 6, e preferivelmente durante a montagem do tensionador de riser 11. Um anel de treiva 36 é acoplado em torno de uma porção de diâmetro exterior do assento de esfera 30 e é adaptado para inserir no canal de trava 28 quando o assento de esfera 30 for movido no tubo cilíndrico 26, acoplando com isso o cilindro 35 ao anel tensionador 21.

Uma pessoa versada na técnica compreenderá que isto pode ser atingido sem inserção manual de um operador à medida que o anel tensionador 21 descende no riser 13 próximo aos cilindros 35. Após movimento dos cilindros 35 pelos conjuntos de colocação 51 até a posição de tensionamento da Figura 6, o assento de esfera 30 estará próximo à extremidade inferior cônica 24 do receptáculo de orientação 22. À medida que o anel tensionador 21 se move axialmente para baixo em direção aos cilindros 35, o assento de esfera 30 estará em contato e deslizará ao longo da superfície interior da extremidade inferior cônica 24 até atingir o tubo cilíndrico 26. Lá, o assento de esfera 30 pousará e substancialmente preencherá o tubo cilíndrico

26, fazendo com que o anel de trava 36 se insira no canal de trava 28, prendendo o cilindro 35 ao anel tensionador 21 enquanto permite que o cilindro 35 gire sobre o acoplador 33. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que cada cilindro pode se estender ou entrar em contato variavelmente como necessário para se inserir no receptáculo de orientação 22.

£:m uma realização alternativa, mostrada na Figura 8C, o acoplador 33' compreende uma extremidade superior cilíndrica do cilindro 35. O receptáculo de orientação 22' é similar e inclui os componentes do acoplador de orientação 22 da Figura 8B. Como mostrado na Figura 8C, o acoplador de orientação 22' inclui um gancho de forquilha 38 montado em uma porção superior do tubo cilíndrico 26'. O anel tensionador 21 define um recesso 50 que se estende a partir da superfície inferior do anel tensionador 21 para dentro uma distância suficiente para acomodar o gancho de forquilha 38 e um pino 48. O pino 48 passa através do gancho de forquilha 38 e é preso em qualquer extremidade dentro do recesso 50 ao anel tensionador 21 tal que uma carga pode transferir entre o receptáculo de orientação 22' e anel tensionador 21 através da forquilha 38 e do pino 48.

Similar ao descrito acima com relação à Figura 8B, após movimento dos cilindros 35 pelos conjuntos de colocação 51 até a posição de tensionamentc da Figura 6, o acoplador 33' estará próximo à extremidade inferior cônica 24' do receptáculo de orientação 22'. À medida que o anel tensionador 21 se move axialmente para baixo em direção aos cilindros 35, o acoplador 33' entrará em contato e deslizará ao longo da superfície interior da extremidade inferior cônica 24' até atingir o tubo cilíndrico 26'. Lá, o acoplador 33’ pousará e substancialmente preencherá o tubo cilíndrico 26', fazendo com que o anel de trava 36' se insira no canal de trava 28', prendendo o cilindro 35 ao anel tensionador 21 enquanto permite que o cilindro 35 gire sobre o acoplador 33' na forquilha 38 e no pino 48.

Uma pessoa versada na técnica compreenderá que o aparelho descrito acima com relação às Figuras 8B e 8C são apenas exemplos de um mecanismo para prender cilindros 35 ao anel tensionador 21 sem manipulação manual direta de um operador. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que qualquer meio adequado para prender cilindros 35 ao anel tensionador 21 após colocação dos cilindros 35 na posição de tensionamento é contemplada e incluída nas realizações divulgadas. De preferência, o mecanismo de sustentação estará livre de manipulação manual direta de um operador embora o mecanismo de sustentação possa incluir manipulação remota de operador.

Como mostrado na Figura 8D, o anel de trava 36 e o canal de trava 28 podem operar como descrito abaixo. Um anel de retração 52 pode circunscrever o assento de esfera 30. O anel de retração 52 se prenderá ao assento de esfera 30 tal que o anel de retração 52 possa se mover axialmente ao longo da superfície exterior do assento de esfera 30. O anel de retração 52 pode se mover axialmente ao girar através das roscas em um diâmetro interior do anel de retração 52 que coincide com as roscas correspondentes em um diâmetro exterior do assento de esfera 30. De forma alternativa, o anel de retração pode deslizar axialmente através do dente de catraca, ou pode se mover axialmente em qualquer outra maneira adequado. O anel de retração 52 pode ser opcionalmente guiado até uma posição inferior mostrada na Figura 8D. O anel de trava 36 se monta no assento de esfera 30 dentro de um canal anelar axialmente acima do anel de retração 52. Um anel de montagem pode se prender a uma porção externa do assento de esfera 30 e se estender no canal do assento de esfera 30 para impedir que o anel de trava 36 se mova de forma radial completamente para fora do canal no assento de esfera 30. De preferência, o anel de trava 36 é guiado até uma posição engatada ilustrada na Figura 8D. Na realização ilustrada, o anel de trava 36 é um anel partido adaptado para ser guiado até posição engatada. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que outros métodos de orientação adequados são contemplados e incluídos nas realizações divulgadas.

Como mostrado na Figura 8D, o diâmetro exterior do anel de trava 52 tem um perfil adaptado para se engatar a um perfil coincidente do canal de trava 28. Os perfis coincidentes são adaptados para permitir que o anel de trava 36 se mova axialmente para cima a partir de uma área abaixo do canal de trava 28 até uma área acima do canal de trava 28 quando o anel de trava 36 está na posição engatada da Figura 8D, enquanto engata para impedir que o anel de trava 36 se mova a partir da área acima do canal de trava 28 até a área abaixo do canal de trava 28 quando o anel de trava 36 está na posição engatada ilustrada na Figura 8D. Quando o assento de esfera 30 se insere no receptáculo de orientação 22, o anel de trava 36 deslizará além do perfil coincidente do canal de trava 28 e então engata o perfil coincidente do canal de trava 28 para prender o cilindro 35 ao anel tensionador 21. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que o exemplo ilustrado é apenas um mecanismo para prender o cilindro 35 ao anel tensionador 21. Qualquer método adequado que prende o cilindro 35 ao anel tensionador 21 sem manipulação manual direta é contemplado e incluído nas realizações divulgadas.

Como ilustrada na Figura 8E, o cilindro 35 pode ser liberado ao mover o anel de retração 52 para cima axialmente relativo ao assento de esfera 30. Isto pode ser realizado ao girar o anel de retração 52 em torno do assento de esfera 30 através das roscas ilustradas. Isto fará com que uma extremidade do anel de retração 52 engate uma borda afunilada do anel de trava 36. O movimento continuado para cima do anel de retração 52 fará com que as superfícies engatadas deslizem além uma da outra e movo o anel de trava 36 radialmente para dentro do canal de assento de esfera 30. Desta maneira, o anel tensionador 21 pode ser liberado a partir do cilindro 35 para operações posteriores. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que a realização ilustrada é apenas um exemplo de um mecanismo para liberar o cilindro 35 do acoplamento com o anel tensionador 21. Qualquer método adequado que libere o cilindro 35 do anel tensionador 21 é contemplado e incluído nas realizações oivulgadas. De preferência, o mecanismo incluirá manipulação manual direta do mecanismo de liberação através de contato direto do operador ou manipulação pelo operador de uma ferramenta manual.

Em referência novamente às Figuras 1 e 2, o conjunto guia 23 inclui uma manga cilíndrica 25 montada em torno do riser 13. A manga 25 é rigidamente fixada a e envolve uma superfície externa do riser 13 de modo que a manga 25 não se mova axial ou rotacionalmente em relação ao riser 13 e logo pode ser considerada como parte do riser 13. A manga 25 tem um comprimento maior do que o curso máximo dos conjuntos do cilindro 19 a partir das posições contraída até estendida de cada cilindro 35 tal que os rolamentos 47, descritos em mais detalhe abaixo, permanecem engatados com a manga 25.

A manga 25 pode ter um flange 27 em suas extremidades superior e inferior que se estendem radialmente para fora. Uma chaveta ou estria 29 que se estende axiaimente é montada no exterior da manga 25 e se estende a part r do flange inferior 27 (Figura 2) até o flange superior 27. A estria 29 pode ser fixada por solda ou presilhas. A estria 29 pode ter uma configuração retangular ou outra configuração transversal.

Como mostrado na Figura 1 e Figura 2, o conjunto guia 23 também inclui membros horizontais rígidos 41, cada um tem uma primeira extremidade que se acopla de maneira pivotável ao convés 17. Em uma realização exemplificativa, os membros horizontais rígidos 41 se acoplam diretamente ao convés 17 em qualquer maneira adequada. Em uma realização alternativa, os membros horizontais rígidos 41 podem se acoplar a uma placa 43 (Figura 1) acoplada ao anteparo mecânico 31. A placa 43 pode incluir um objeto separado a partir do anteparo mecânico 31 que é posteriormente soldado ou ainda acoplado ao anteparo mecânico 31. A placa 43 também pode ser um componente integral do anteparo mecânico 31 formado como uma parte do anteparo mecânico 31. Na realização ilustrada, a placa 43 se estende a partir de uma porção vertical do anteparo mecânico 31 adjacente à abertura 37. A Placa 43 não inibe o movimento do cilindro 35 em reforço com o receptáculo 37. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que qualquer mecanismo adequado para montar membros horizontais rígidos 41 ao convés 17 tal que os mesmos podem operar como descrito nesta invenção é contemplado e incluído nas realizações divulgadas.

Uma segunda extremidade dos membros horizontais rígidos 41 inclui um conjunto de rolamento 45 alinhado com a manga 25. Como mostrado na Figura 2, o conjunto de rolamento 45 inclui o rolamento 47. O rolamento 47, pode opcionalmente compreender dois rolamentos como ilustrado nas Figuras 12 a 14. Como mostrado na Figura 2, o rolamento 47 se engata à superfície de manga 25 e permite que a manga 25 se mova axialmente ao longo do eixo geométrico 39; entretanto, qualquer tentativa de deslocamento lateral em uma direção radial a partir do eixo geométrico 39 é limitada pelos membros horizontais rígidos 41. De forma opcional, o conjunto de rolamento 45 inclui um conjunto de alinhamento rígido 49 (Figura 1) que se estende ao longo da circunferência da manga 25 e engata a estria 29, impedindo com isso a rotação da manga 25 relativa ao conjunto guia 23. Enquanto limita a rotação e deslocamento iradial ou lateral, o conjunto guia 23 permite que o riser 13 gire sobre as extremidades dos membros horizontais rígidos 41, logo permite que o riser 13 se incline relativa ao convés 17.

Em uma realização alternativa, ilustrada na Figura 12A e 12B, uma manga cc ndutora 61 se estende axialmente para baixo paralela ao eixo geométrico 39 a partir de uma porção inferior do anel tensionador 21, Na realização ilustrada, a manga condutora 61 não entra em contato com a superfície exterior do riser 13. A manga condutora 61 define um espaço anelar entre a superfície exterior do riser 13 e a superfície interior da manga condutora

61. As estrias 63 são formadas na superfície exterior da manga condutora 61 e estendem o comprimento da manga condutora 61 paralela ao eixo geométrico 39. Como mostrado na Figura 12B, os rolamentos 47 do conjunto guia 23 entram em interface com a superfície de manga condutora 61 entre cada estria

63. A manga condutora 61 tem resistência de material suficiente para resistir deformação permanente ou falha ao ser submetida a uma força de reação radial exercida pelo conjunto guia 23 à medida que o riser 13 se inclina. Um anel de suporte 64 opcional pode ser acoplado ao riser 13 dentro do anel entre a manga condutora 61 e o riser 13 próximo aos rolamentos 47 para fornecer suporte lateral adicional à manga condutora 61. Como descrito acima, quando o riser 13 tenta se deslocar radialmente na abertura 15 relativa ao convés 17, os rolamentos 47 do conjunto guia 23 exercerão uma força de reação contra a manga condutora 61 para limitar o deslocamento lateral na direção radial. Desta maneirsi, a inclinação do riser 13 pode ser acomodada sem permitir o deslocamento do riser 13 na abertura 15 que pode fazer com que o riser 13 entre em contato com o convés 17, danificando tanto o convés 17 quanto o riser 13.

Os conjuntos de alinhamento rígido 49 podem ser montados na extremidade de cada membro de guia horizontal rígido 41 de forma que uma extremidade de cada conjunto de alinhamento rígido opcional 49 encontra-se ao lado de urna estria adjacente 63. Desta maneira, a rotação da manga condutora 61 é impedida pelos conjuntos de alinhamento rígido 49. Conforme a manga condutora 61 tenta girar em relação ao convés 17 e conjunto de tensionador de riser 11, as estrias 63 pressionarão contra os conjuntos de alinhamento rígido 49. Os conjuntos de alinhamento rígido 49 serão de uma resistência suficiente para resistir á rotação sem deformação ou falha significante. Sirnilarmente, o acoplamento dos membros horizontais rígidos 41 ao convés 17 na placa 43 será de uma resistência suficiente para fornecer uma força de reação repetitiva à força de rotação da manga condutora 61 sem deformação o j falha significante. Os conjuntos de alinhamento rígido 49 podem incluir rolos nas extremidades de estrias adjacentes 63 para permitir que as estrias 63 se movam axialmente acima dos conjuntos de alinhamento rígido 49.

A força de rotação de reação exercida contra as 63 impedirá que a conjunto de tensionador de riser 11 gire com o riser 13. Assim, o torque gerado no conjunto de tensionador de riser 11 não será transmitido para o riser 13, e similarmente, o torque gerado no riser 13 não será transmitido para o conjunto de tensionador de riser 11.

Referindo-se novamente à Figura 12A, o anel tensionador 21 pode se fixar ao riser 13 conforme descrito acima com relação às Figuras 1 a 11; ou alternativamente, o riser 13 pode incluir uma junta de tensionador de riser tensionador 65. A junta de tensionador de riser 65 se acoplará alinhada no riser 13 por qualquer maneira adequada de forma que a junta de tensionador

65 seja aproximada ao conjunto de tensionador de riser 11. A junta de tensionador de riser 13 inclui uma rosca 67 em uma superfície exterior da junta de tensionador de riser 65. Na realização ilustrada Figura 12A, anel tensionador 21 terá uma rosca correspondente 69 formada em uma superfície de diâmetro interior do anel tensionador 21 de forma que o anel tensionador 21 pode ser rosqueado sobre a junta de tensionador de riser 65 até a posição mostrada na Figura 12A. Se uma força externa fizer com que o riser 13 gire em relação ao convés 17, a força rotacional será refletida pelos conjuntos de alinhamento rígido 49, as estrias 63 da manga condutora 61, e as forças de atrito na interface de roscas 67, 69. Similarmente, se os cilindros 35 transmitirem uma rotação à riser 13, a força rotacional será refletida pelos conjuntos de alinhamento rígido 49, as estrias 63 da manga condutora 61, e as forças de atrito na interface das roscas 67, 69. A inclinação do riser 13 será ainda acomodada conforme o riser 13 pode se articular ou inclinar sobre as extremidades dos rolos 47 dos membros horizontais rígidos 41 que estão em contato com a manga 61.

Já em outra realização, ilustrada na Figura 13A e 13B, canais em formato de u 71 são formados na superfície da manga condutora 61. Os canais em formato de U 71 se estendem no comprimento axial da manga condutora 61 paralelos ao eixo geométrico 39. Um rolamento 47 de cada conjunto de guia 23 preencherá substancialmente uma largura entre as pernas de cada canal em formato de U correspondente 71. Similar às estrias 63 das Figuras 12A e 12B, os rolos 47 exercerão uma força de reação à manga condutora 61 através dos canais err formato de U 71 para impedir a rotação da manga condutora 61. Quando combinados com o anel tensionador rosqueado 21, os canais em formato de U 71 impedirão a transferência de movimento rotacional do riser 13 em relação ao convés 17, e o movimento rotacional transferido pelos cilindros 35 para o riser 13 da mesma maneira que as estrias 63 da Figura 12A e 12B.

E:m outra realização alternativa, ilustrada na Figura 14A e 14B, a manga condutora 61 define fendas 73 que se estendem da superfície exterior da manga condutora 61 à superfície de diâmetro interior da manga condutora 61. As fendas 73 se estendem no comprimento axial da manga condutora 61 paralelas ao eixo geométrico 39. Um rolamento 47 de cada conjunto de guia 23 preencherá substancialmente uma largura de cada fenda 73. Similar às estrias 63 das Figuras 12A e 12B e canais em formato de U 71 das Figuras 13A e 13B, os rolos 47 exercerão uma força de reação à manga condutora 61 através das fendas 73 para impedir a rotação da manga condutora 61. Quando combinadas com o anel tensionador rosqueado 21, as fendas 73 impedirão a transferência de movimento rotacional do riser 13 em relação ao convés 17 e movimento rotacional transferido pelos cilindros 35 para o riser 13 da mesma maneira que as estrias 63 da Figura 12A e 12B, e os canais em formato de U 71 das Figuras 13Ae 13B.

Conforme mostrado na Figura 9, uma vez que os cilindros 35 são girados e acoplados ao anel tensionador 21, o conjunto de tensionador de riser 11 mantém uma força axial para cima no riser 13 expandindo e contraindo os cilindros 35 dos conjuntos de cilindros 19, de forma que o convés 17 se mova, o riser 13 manterá substancialmente sua posição em relação ao conjunto de cabeça de poço (não mostrado) e o solo submarino. O riser 13 não se prenderá ou se separará em resposta ao movimento do convés 17. Adicionalmente, o conjunto de tensionador de riser 11 pode acomodar inclinação variante do riser 13. Conforme mostrado na Figura 10 e Figura 11, conforme o riser 13 se inclina em relação ao convés 17, de forma que o eixo geométrico 39 não encontre um plano horizontal do convés 17 em um ângulo substancialmente perpendicular, os cilindros 35 do conjunto de cilindro 19 se articularão nos acopladores superior e inferior 33, permitindo que os cilindros 35 mantenham o engate com o anel tensionador 21.

Conforme mostrado nas Figuras 10 e 11, cada cilindro 35 das montagens de cilindro 19 se expandirá ou contrairá uma quantidade variável enquanto se articulam sobre os acopladores 33. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 10, o riser 13 é inclinado para a esquerda em relação ao convés 17, Os cilindros 35 na parte de lado direito da Figura 10 são expandidos e articulados a bordo um grau maior que aquele mostrado na Figura 8 e Figura 9 para acomocar o movimento relativo entre o riser 13 e o convés 17. De forma contrária, os cilindros 35 na parte de lado esquerdo da Figura 10 se contraíram e articularam fora de bordo em um grau maior que aquele mostrado na Figura 8 e 9 para acomodar o movimento relativo entre o riser 13 e o convés 17. Desta maneira, os cilindros 35 continuarão a exercer uma força axial no riser 13 que mantém a tensão do riser 13. O conjunto de guia 23 permitirá que o riser 13 se incline sobre as extremidades dos membros horizontais rígidos, mas não se desloque radialmente, assim impedindo que o riser 13 se contraia ou engate uma borda de abertura 15 no convés 17 e se tornando danificada.

Dessa forma, as realizações reveladas fornecem numerosas vantagens sobre os tensionadores de riser da técnica anterior. Por exemplo, as realizações reveladas fornecem um tensionador de riser de impulso que pode acomodar cargas maiores em um espaço menor comparado aos tensionadores de riser de alavanca convencionais. Adicionalmente, as realizações reveladas são menos propensas a problemas de corrosão devido a ser colocação sobre o convés de plataforma de perna de tensão ao invés de abaixo. Isso também reduz a necessidade de estrutura de convés adicional para suportar o tensionador de riser. As realizações reveladas também eliminam o acúmulo de alta pressão enquanto se usa um número menor de cilindros. Além disso, as realizações reveladas fornecem um tensionador de impulso que acomoda a inclinação do riser e pode ser usado em um TLP, As realizações reveladas também fornecem um tensionador de riser que pode ser articulado fora da abertura de perfuração no convés de plataforma de forma que o equipamento maior que o diâmetro nominal do tensionador de riser possa funcionar no riser em uma localização submarina.

Entende-se que a presente invenção pode tomar muitas formas e realizações. Desta forma, diversas variações podem ser feitas no anterior sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Tendo assim descrito a presente invenção por referência a suas realizações preferenciais, nota-se que as realizações reveladas são ilustrativas ao invés de limitante em natureza e que uma faixa ampla de variações, modificações, alterações e substituições são contempladas na revelação anterior e, em algumas ocorrências, alguns atributos da presente invenção podem ser empregados sem um uso correspondente dos outros atributos. Muitas tais variações e modificações podem ser consideradas óbvias e desejáveis por aqueles versados na técnica com base em uma revisão da descrição anterior das realizações preferenciais.

Desta forma, é apropriado que as reivindicações anexas sejam interpretadas amplamente e de uma maneira consistente com o escopo da invenção.

Claims

Reivindicações

1. TENSIONADOR (11) PARA MANTER UMA FORÇA DE TRAÇÃO EM UM RISER (13), que tem um eixo geométrico (39) e que se estende a partir de um conjunto de cabeça de poço submarino através de uma abertura (15) em um convés de plataforma flutuante (17), sendo que o tensionador (11) compreende:

tim anel tensionador (21) acoplado ao riser (13);

uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos (35), sendo que cada um tem juntas flexíveis (33) em extremidades opostas para acoplamento dos cilindros (35) entre o convés (17) e o anel tensionador (21);

a pluralidade de cilindros hidropneumáticos (35) móveis em pelo menos um plano entre uma posição de funcionamento e uma posição de tensionamento por ativação remota; e os cilindros (35) adaptados para se acoplarem automaticamente ao anel tensionador (21) após se moverem da posição de funcionamento para a posição de tensionamento.
2. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, em que:

a pluralidade de cilindros (35) compreende pares de cilindros (35G, 35G'), sendo que cada par de cilindros (35G, 35G') tem um primeiro cilindro (35G) e um segundo cilindro (35G¹), sendo que o primeiro o segundo cilindros (35G, 35G') têm extremidades inferiores dispostas de forma circunferencial ao redor da abertura (15) de forma que a extremidade inferior do primeiro cilindro (35G) de cada par de cilindros (35G, 35G') esteja próxima à extremidade inferior do segundo cilindro (35G');

a extremidade superior do primeiro cilindro (35G) se acopla ao anel tensionador (21) desviada de um plano (42) que passa através da extremidade inferior do primeiro cilindro (35G) e do eixo geométrico (39); e a extremidade superior do segundo cilindro (35G') se acopla ao anel tensionador (21) desviada de um plano (44) que passa através da extremidade inferior do segundo cilindro (35G¹) e do eixo geométrico (39), sendo que o desvio do segundo cilindro (35G¹) é equivalente ao desvio do

5 primeiro cilindro (35G) na direção oposta, fazendo assim com que o primeiro e segundo cilindros (35G, 35G') exerçam forças rotacionais em direções opostas.
3 TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, uma pluralidade de anteparos mecânicos (31) para limitar a articulação cios cilindros (35) em relação ao eixo geométrico do riser (39),

10 sendo que cada anteparo mecânico (31) é adaptado para ser acoplado ao convés (17) fora de bordo de um cilindro correspondente (35) para limitar a inclinação fora de bordo de um cilindro correspondente (35).
4. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, que compreende, aiinda, uma pluralidade de cilindros de colocação fluido extensível

15 (53), sendo que cada um é acoplado a um dos cilindros hídropneumáticos (35) para inclinar cada cilindro hidropneumático (35) da posição de funcionamento quando o riser (13) está sendo instalado para a posição de tensionamento.
5. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda:

20 um conjunto de rolamento guia (23) que é adaptado para ser montado no convés (17) e rolar ao longo do riser (13); e uma manga condutora (61) que se estende a partir do anel tensionador (21) paralelo ao riser (13) e adaptada para realizar interface com os rolamentos (47) do conjunto de rolamento guia (23) de forma que quando o

25 riser (13) girar em relação ao convés (17), a manga condutora (61) resistirá à rotação do tensionador (11) e do riser (13) através de forças de reação exercidas pelo conjunto de rolamento guia (23).
6. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, em que a manga condutora (61) define fendas axiais (73) para receber os rolamentos (47) e permitir que os rolamentos (47) estejam localizados ao lado de uma superfície do riser (13).
7. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, em que o tensionador (11) compreende, ainda:

uma pluralidade de receptáculos de orientação (22) montados em uma parte inferior do anel tensionador (21), sendo que cada receptáculo de orientação (22) corresponde a um respectivo cilindro hidropneumático (35);

sendo que cada um dos receptáculos de orientação (22) define uma cavidade interior adaptada para receber uma extremidade superior de um respectivo cilindro (35); e urna pluralidade de conjuntos de engate montada nos receptáculos de orientação (22) e nas extremidades superiores dos cilindros (35) de forma que os cilindros (35) se acoplem automaticamente ao anel tensionador (21) quando a extremidade superior de cada cilindro (35) for inserida em unr a respectiva cavidade interior de um receptáculo de orientação (22).
8. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 7, em que os conjuntos de engate compreendem:

um canal anular definido por uma superfície exterior de uma extremidade superior (33) do cilindro (35);

um anel de travamento (36) montado dentro do canal anular e que tende a uma posição radialmente para fora;

um canal de travamento (28) definido em uma superfície de diâmetro interior do receptáculo de orientação (22);

sendo que o anel de travamento (36) e o canal de travamento (28) têm perfis correspondentes correlacionados adaptados para permitir o movimento axiall para cima um em relação ao outro e impedir o movimento axial para baixo um em relação ao outro quando o anel de travamento (36) é inserido no canal de travamento (28);

um anel de retração (52) que circunscreve a extremidade superior do cilindro (35) axialmente abaixo do anel de travamento (36); e

5 o anel de retração (52) adaptado para se mover axialmente para cima e liberar o anel de travamento (36) do engate com o canal de travamento (28).
9 TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 1, em que cada cilindro (35) dentro da pluralidade de cilindros (35) é capaz de
10 assumir uma quantidade diferente de extensão quando o riser (13) está inclinado em relação ao convés (17).

10. TENSIONADOR (11) PARA MANTER UMA FORÇA DE TRAÇÃO EM UM RISER (13), que tem um eixo geométrico (39) e se estende a partir de um conjunto de cabeça de poço submarino através de uma abertura

15 (15) em um convés de plataforma flutuante (17), sendo que o tensionador (11) compreende:

urn anel tensionador (21) para se acoplar ao riser (13);

uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos (35), que se estendem entre o convés (17) e o anel tensionador (21);

20 urn conjunto de rolamento guia (23) que é adaptado para ser montado no convés (17) e rolar ao longo do riser (13); e uma manga condutora (61) que se estende a partir do anel tensionador (21) paralelo ao riser (13) e adaptada para realizar interface com os rolamentos (47) do conjunto de rolamento guia (23) de forma que quando o

25 riser (13) girar em relação ao convés (17), a manga condutora (61) resista à rotação do tensionador (11) através de forças de reação exercidas pelo conjunto de rolsimento guia (23) e quando o tensionador (11) transmitir rotação para o riser (13), a manga condutora (61) resista à rotação do riser (13) através de forças de reação exercidas pelo conjunto de rolamento guia (23).
11. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 10, em que:

a pluralidade de cilindros hidropneumáticos (35) é móvel em ao menos um plano entre uma posição de funcionamento e uma posição de tensionamento por ativação;

os cilindros (35) adaptados para se acoplarem automaticamente ao anel tensionador (21) após se moverem da posição de funcionamento para a posição de temsionamento;

uma pluralidade de cilindros de colocação fluido extensível (53), sendo que cada um é acoplado a um dos cilindros hidropneumáticos (35) para inclinar cada cilindro hidropneumático (35) da posição de funcionamento quando o riser (13) está sendo instalado para a posição de tensionamento; e urna pluralidade de anteparos mecânicos (31) para limitar a articulação dos cilindros (35) em relação ao eixo geométrico do riser (39), sendo que cada anteparo mecânico (31) é adaptado para ser acoplado ao convés (17) fora de bordo de um cilindro correspondente (35), sendo que cada anteparo mecânico (31) tem um receptáculo parcialmente cilíndrico (37) para receber um dos cilindros hidropneumáticos (35) quando o cilindro hidropneumático (35) é perpendicular ao convés (17).
12. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 11, que compreende, ainda:

uma pluralidade de receptáculos de orientação (22) montados em uma parte inferior do anel tensionador (21), sendo que cada receptáculo de orientação (22) corresponde a um respectivo cilindro hidropneumático (35);

sendo que cada um dos receptáculos de orientação (22) define uma cavidade interior adaptada para receber uma extremidade superior (33) de um respectivo cilindro (35);

um canal anular definido por uma superfície exterior de uma extremidade superior (33) de cada cilindro (35);

um anel de travamento (36) montado dentro de cada canal anular e que tende a uma posição radialmente para fora;

um canal de travamento (28) definido em uma superfície de diâmetro interior de cada receptáculo de orientação (22);

sendo que o anel de travamento (36) e o canal de travamento (28) têm perfis correspondentes correlacionados adaptados para permitir o movimento axial para cima um em relação ao outro e impedir o movimento axial para baixo um em relação ao outro quando o anel de travamento (36) for inserido no carnal de travamento (28);

um anel de retração (52) que circunscreve a extremidade superior do cilindro (35) axialmente abaixo do anel de travamento (36); e o anel de retração (52) adaptado para se mover e liberar o anel de travamento (36) do engate com o canal de travamento (28).
13. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 10, em que a manga condutora (61) define fendas axiais (73) para receber os rolamentos (47) e permitir que os rolamentos (47) se localizem ao lado de uma superfície do riser (13).
14. TENSIONADOR (11), de acordo com a reivindicação 10, em que as eslrias (63) são formadas em uma parte de diâmetro exterior da manga condutora (61), sendo que as estrras (63) se estendem pelo comprimento axial da manga condutora (61).
15. MÉTODO PARA TENSIONAR UM RISER (13) QUE PASSA ATRAVÉS DE UMA ABERTURA (15) EM UM CONVÉS (17) DE UMA PLATAFORMA, que compreende:

(a) posicionar uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos (35) ao redor da abertura (15);

(b) conectar de forma flexível uma primeira extremidade de cada cilindro (35) ao convés (17);

(c) mover os cilindros (35) de uma posição de funcionamento perpendicular ao convés (17) para uma posição de tensionamento em um

5 ângulo em reis ção ao convés (17);

(d) acoplar automaticamente uma segunda extremidade de cada cilindro (35) a um anel tensionador (21) acoplado ao riser (13); e (e) à medida que o riser (13) se inclina em relação à plataforma, permitir que os cilindros (35) se movam em mais de um plano.

10
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (c) compreende:

prender de forma flexível as extremidades inferiores do cilindro (35) ao convés (17);

inclinar as extremidades superiores do cilindro (35) fora de bordo 15 em relação a um eixo geométrico (39) da abertura (15);

abaixar o riser (13) através da abertura (15); então inclinar as extremidades superiores dos cilindros (35) a bordo.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, em que inclinar as extremidades superiores a bordo compreende acoplar cilindros de

20 colocação (53) aos cilindros hrdropneumáticos (35) e ativar os cilindros de colocação (53) para inclinar os cilindros hidropneumáticos (35).
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (d) compreende:

inserir uma extremidade superior de cada cilindro (35) em um 25 receptáculo de orientação correspondente (22) montado em uma parte inferior do anel tensionador (21); e inserir um prendedor (36) preso à extremidade superior de cada cilindro (35) em um canal correspondente (28) de cada receptáculo de orientação e, assim, acoplar cada cilindro (35) ao anel tensionador (21).
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (e) compreende permitir que pelo menos um dos cilindros (35) se contraia mais do que pelo menos um dos outros cilindros (35).

5 20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapa (e) compreende, ainda, impedir que qualquer um dos cilindros (35) se incline fora de bordo mais que noventa graus em relação a um eixo geométrico (39) do riser (13),

1/15