BR102013005917B1 - subsea self-supporting device and system - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO AUTOPORTANTE SUBMARINO E SISTEMA. Dispositivo autoportante submarino erguido com o emprego de tecido compósito flexível, com a finalidade de cobrir, abrigar, conter ou sustentar diferentes materiais líquidos, sólidos ou gasosos, seres vivos e/ou equipamentos; cuja estrutura que suporta os esforços mecânicos de sustentação do conjunto fazer parte das paredes internas, externas e transversais do dispositivo, construída de tecido compósito flexível, no formato de dutos, que se espalham e interconectam num arranjo espacial, formando um esqueleto composto de nervuras (1) feitas do mesmo material compósito; e, sistema autoportante submarino formado pelo dispositivo autoportante submarino; sistema de bombeio submarino; injetores de produtos químicos; sensores para monitoração da presença e nível de óleo e gás e de comunicação destas informações para a superfície; eletrônica de medição e controle do seu desdobramento, soerguimento, permanência e dinâmica de operação sobre o solo marinho.SUBSEA SELF-SUPPORTED DEVICE AND SYSTEM. Submarine self-supporting device erected using flexible composite fabric, with the purpose of covering, sheltering, containing or sustaining different liquid, solid or gaseous materials, living beings and/or equipment; whose structure that supports the mechanical support efforts of the assembly is part of the internal, external and transversal walls of the device, constructed of flexible composite fabric, in the form of ducts, which spread and interconnect in a spatial arrangement, forming a skeleton composed of ribs ( 1) made of the same composite material; and, subsea self-supporting system formed by the subsea self-supporting device; subsea pumping system; chemical injectors; sensors for monitoring the presence and level of oil and gas and communicating this information to the surface; electronic measurement and control of its deployment, uplift, permanence and dynamics of operation on the sea floor.
Description
Um dispositivo autoportante submarino é um sistema autoportante submarino que se aplicam à Indústria Naval, à Piscicultura e outros ramos relacionados a matérias encontradas em ambientes submarinos e õú outros envolvendo grandes massas de água? No texto a seguir no termo submarino estará contido este conceito mais amplo. Mais especificamente, se refere a um dispositivo autoportante submarino e a um sistema autoportante submarino que cobrem, abrigam, contém, ou sustentam diferentes materiais líquidos, sólidos ou gasosos, seres vivos e/ou equipamentos. O sistema autoportante submarino também atua no exaurimento de materiais líquidos, sólidos ou gasosos.Is a subsea self-supporting device a subsea self-supporting system that apply to the Marine Industry, Fish Farming and other branches related to matters found in subsea environments and õú others involving large bodies of water? In the following text the term submarine will contain this broader concept. More specifically, it refers to a subsea self-supporting device and a subsea self-supporting system that cover, house, contain, or support different liquid, solid or gaseous materials, living beings and/or equipment. The subsea self-supporting system also acts on the exhaustion of liquid, solid or gaseous materials.
Existem diversos possíveis interesses e aplicações quando falamos em cobrir, abrigar, conter, exaurir, ou sustentar matérias existentes no ambiente submarino, entre as quais, podemos mencionar a contenção de vazamentos ou guarda temporária de petróleo e a piscicultura e demais culturas realizadas em ambiente subaquático.There are several possible interests and applications when we talk about covering, sheltering, containing, exhausting, or sustaining materials existing in the underwater environment, among which we can mention the containment of oil leaks or temporary storage and fish farming and other cultures carried out in an underwater environment .
No que tange a contenção de vazamentos de petróleo, e a exaustão do mesmo, é válido ressaltar que o vazamento pode ocorrer em qualquer etapa da atividade, quer seja durante a exploração, quer seja durante a produção de petróleo. Os vazamentos podem ser provenientes de equipamentos tais como BOP (blowout preventer),árvore de natal molhada (ANM), barriletes, bombas submarinas, sistemas de separação submarinos etc.; bem como da ruptura de dutos e afundamento de embarcações em águas rasas ou profundas; e ainda de exsudações submarinas.Regarding the containment of oil spills, and its exhaustion, it is worth noting that the spill can occur at any stage of the activity, whether during exploration or during oil production. Leaks can come from equipment such as BOP (blowout preventer), wet Christmas tree (ANM), kegs, subsea pumps, subsea separation systems, etc.; as well as the rupture of pipelines and the sinking of vessels in shallow or deep waters; and also from underwater exudations.
Sistemas autoportantes são aqueles em que a sustentação do arcabouço é realizada pelo próprio sistema. Neste contexto, os dispositivos autoportantes são obtidos pela incorporação de nervuras em tecidos de compósitos. As nervuras são produzidas no próprio tecido, e seguem caminhos dados pelo cálculo das tensões. Deste modo, inicialmente um dispositivo autoportante estará dobrado (dada à maleabilidade do tecido) vindo a adquirir a sua forma final pela 5 pressurização das nervuras.Self-supporting systems are those in which the framework is supported by the system itself. In this context, self-supporting devices are obtained by incorporating ribs in composite fabrics. The ribs are produced in the fabric itself, and follow paths given by the calculation of stresses. In this way, initially a self-supporting device will be bent (given the malleability of the fabric) coming to acquire its final shape by pressurizing the ribs.
O dispositivo autoportante submarino e o sistema autoportante submarino permitem variadas construções de forma a atender as características importantes quando se trata de um vazamento de petróleo: se volume de óleo é finito ou indefinido; se o vazamento é controlado, ou 10 seja, ocorre de forma limitada, ou é descontrolado, com vazões variáveis; e se o vazamento é pontual ou é espalhado por uma área ou superfície.The subsea self-supporting device and the subsea self-supporting system allow for various constructions in order to meet the important characteristics when it comes to an oil spill: whether the oil volume is finite or indefinite; if the leakage is controlled, that is, it occurs in a limited way, or it is uncontrolled, with variable flow rates; and whether the leak is punctual or spread over an area or surface.
A grande maioria das instalações (construções, estruturas) submarinas, tanto em águas rasas quanto em águas profundas, 15 empregam concreto, materiais metálicos, principalmente aço, ou materiais sintéticos (compósitos) rígidos. São fabricados em terra, como peças únicas ou em módulos, transportados em terra por grandes carretas e levados ao local de uso por meio de navios ou barcaças adaptadas. O lançamento desse tipo de estrutura geralmente é uma 20 operação complexa. As estruturas das instalações submarinas comumente projetadas em aço são posicionadas no local de destino por meio de um sistema de suporte baseado em navio. São então descidos, sendo o peso suportado por cabos ou dutos.The vast majority of installations (buildings, structures) underwater, both in shallow and deep waters, 15 employ concrete, metallic materials, mainly steel, or rigid synthetic materials (composites). They are manufactured on land, as single pieces or in modules, transported ashore by large trucks and taken to the place of use by means of ships or adapted barges. Posting this type of structure is often a complex operation. Underwater facility structures commonly designed in steel are positioned at the target location via a ship-based support system. They are then lowered, the weight being supported by cables or ducts.
No que tange a instalações submarinas de exploração e produção 25 de petróleo as soluções conhecidas no que diz respeito à proteção dos equipamentos posicionados sobre o leito marinho e à contenção de vazamento de petróleo se referem primordialmente a campânulas: metálicas, formadas por compósitos rígidos ou por material flexível sem nervuras, ou uma composição de materiais. Em parte das soluções 30 apontadas as campânulas ou coberturas ficam posicionadas sobre o trajeto do óleo, suportadas em algum sistema de flutuação ou navio.With regard to underwater oil exploration and production facilities, the known solutions with regard to the protection of equipment positioned on the seabed and the containment of oil leakage refer primarily to bells: metallic, formed by rigid composites or by flexible material without ribs, or a composition of materials. In part of the solutions 30 pointed out, the bells or covers are positioned over the oil path, supported on some flotation system or ship.
A solução de posicionamento a partir de um ponto de apoio flutuando na superfície marinha apresenta diversos inconvenientes e transtornos, tais como o movimento do ponto de apoio, as correntes marinhas, a tensão dos materiais, etc. Todos estes problemas se agravam com a profundidade. - _The positioning solution from a fulcrum floating on the sea surface presents several inconveniences and inconveniences, such as the movement of the fulcrum, marine currents, material tension, etc. All these problems get worse with depth. - _
As soluções para contenção e coleta de vazamento utilizando material flexível não autoportante descritas na literatura, são' previstas para emprego após iniciado o vazamento, pois o tipo de enchimento e a forma adotada pela campânula são oriundos do óleo capturado. Outras exigem complexos sistemas de cabos para armação da cobertura sobre o vazamento ou a região que se pretende resguardar.The solutions for containment and collection of leaks using flexible, non-self-supporting material described in the literature are intended for use after the leak has started, as the type of filling and the shape adopted by the hood come from the captured oil. Others require complex cable systems to frame the cover over the leak or the region to be protected.
Além das referidas instalações submarinas, tem sido aplicadas estruturas mais leves sobre dutos e outras instalações submarinas de menor porte, sendo essas estruturas feitas em material compósito, mas também levadas prontas para a aplicação.In addition to these subsea installations, lighter structures have been applied over pipelines and other smaller subsea installations, these structures being made of composite material, but also taken ready for application.
A invenção propõe um método construtivo diferente dos mencionados acima, uma vez que na presente invenção as estruturas são construídas com tecidos compósitos contendo nervuras preenchidas com material estruturante. Deste modo o dispositivo autoportante é transportado para seu destino na forma de um compacto pacote, que é desdobrado no local de instalação. Este método representa grande economia em termos de mobilização de logística: de veículos em terra, barcos e guindastes em alto mar.The invention proposes a constructive method different from those mentioned above, since in the present invention the structures are built with composite fabrics containing ribs filled with structuring material. In this way, the self-supporting device is transported to its destination in the form of a compact package, which is unfolded at the installation site. This method represents great savings in terms of mobilizing logistics: vehicles on land, boats and cranes on the high seas.
Não são conhecidos dispositivos de cobertura apoiados no solo marinho, que ofereçam alguma proteção aos equipamentos submarinos, que contenham de forma preventiva potenciais vazamentos e que permitam as intervenções de operação e de manutenção. Dessa forma, os dispositivos autoportantes apresentam características que vão além das atuais campânulas, pois podem ser utilizados para a própria construção de complexas estruturas de equipamentos, incorporando as funções de proteção e contenção. Assim, depósitos de produtos químicos, tanques pulmão, suportes com movimento, amortecedores, dentre outros equipamentos podem ser construídos com tecidos 5 autoportantes.Covering devices supported on the sea floor, which offer some protection to subsea equipment, which prevent potential leaks and which allow operation and maintenance interventions, are not known. Thus, self-supporting devices have characteristics that go beyond current hoods, as they can be used for the construction of complex equipment structures, incorporating the functions of protection and containment. Thus, chemical deposits, lung tanks, supports with movement, shock absorbers, among other equipment can be built with self-supporting fabrics.
Outras vantagens dos tecidos autoportantes nervurados são: o natural amortecimento das vibrações diminuindo a fadiga provocada pelas correntes marinhas e vórtices; a natural resistência à ^co’rrosão~e “pega” de organismos marines; a flexibilidade e resistência por 10 amortecimento de possíveis impactos dos veículos de operação submarina. Podemos ressaltar ainda a não necessidade de ponto de apoio flutuando na superfície marinha.Other advantages of ribbed self-supporting fabrics are: the natural dampening of vibrations, reducing fatigue caused by marine currents and vortices; the natural resistance to ^corrosion~ and "stick" of marine organisms; the flexibility and strength through 10 possible impact damping of underwater operating vehicles. We can also emphasize that there is no need for a support point floating on the marine surface.
Os documentos BRPI1002552A2, US4405258, W02011153022A1 descrevem dispositivos que adquirem o formato de bolsa ou cúpula pelo 15 óleo ou gás ou ar que se acumula em seu interior, diferentemente da presente invenção, que adquire sua forma inicial pela pressurização das nervuras. Assim, mesmo que não exista vazamento o dispositivo descrito na presente invenção o mesmo possui meios próprios para que seja armado sobre o local onde exista expectativa de vazamento, numa clara 20 vantagem de antecipação em relação aos sistemas atuais.Documents BRPI1002552A2, US4405258, W02011153022A1 describe devices that acquire the shape of a bag or dome by the oil or gas or air that accumulates inside, unlike the present invention, which acquires its initial shape by pressurizing the ribs. Thus, even if there is no leakage, the device described in the present invention has its own means to be set up on the place where there is an expectation of leakage, a clear advantage of anticipation in relation to current systems.
Isto se aplica e é útil em atividades de intervenção em equipamentos instalados no fundo do mar. Arma-se a tenda através de pressurização das nervuras, realiza-se a intervenção, e caso haja a ocorrência de algum óleo vazado é recolhido na tenda de onde será 25 removido sob controle. Após esta operação as nervuras são despressurizadas e a tenda é recolhida para limpeza e manutenção (se for o caso) ficando apta para uma nova operação.This applies and is useful in intervention activities on equipment installed on the seabed. The tent is set up by pressurizing the ribs, the intervention is carried out, and if there is any leaked oil, it is collected in the tent from where it will be removed under control. After this operation, the ribs are depressurized and the tent is collected for cleaning and maintenance (if applicable) and is ready for a new operation.
O documento BRPI1002594A2 descreve uma cúpula suportada na superfície, sendo tenso-estruturada por cabos e pesos. O documento 30 US5195842A descreve uma "barreira de contenção", sendo também tensionada por cabos.The document BRPI1002594A2 describes a dome supported on the surface, being tense-structured by cables and weights. Document 30 US5195842A describes a "retaining barrier", also being tensioned by cables.
Estes dispositivos, por terem uma parte flutuando, têm por inconveniente à fragilidade diante do movimento das marés e das ondas.These devices, as they have a floating part, are inconvenient because of their fragility in the face of the movement of tides and waves.
Na presente invenção, por outro lado, o fato de parte ou de toda a tenda ser erguida por pressurização das nervuras garante que o dispositivo sustente equipamentos e outros dispositivos ..que. sejam ^utilizados para monitorar o vazamento, separar óleo, gás e emulsão, bombear os fluídos separados, injetar aditivos,^êtc. Dessa~formav-θ- dispositivo pode ser utilizado como uma tenda aberta para recolher óleo que esteja vazando, bem como pode ser instalada de modo a conter hermeticamente em torno do vazamento pelo acréscimo de um "tapete" do mesmo tecido que será solidarizado à tenda.In the present invention, on the other hand, the fact that part or all of the tent is erected by pressurizing the ribs ensures that the device supports equipment and other devices that. are used to monitor leakage, separate oil, gas and emulsion, pump separated fluids, inject additives, etc. This device can be used as an open tent to collect leaking oil, as well as installed to contain hermetically around the leak by adding a "carpet" of the same fabric that will be attached to the tent .
A presente invenção permite meios melhores de captação do óleo proveniente de vazamentos de óleo seja em águas rasas ou em águas profundas, bem como, alternativamente em outras aplicações, de outras matérias: fluidos/líquidos com diferentes densidades, sólidos, gases e/ou corpos sólidos vivos ou não.The present invention allows for better means of capturing oil from oil spills either in shallow or deep water, as well as, alternatively in other applications, of other materials: fluids/liquids with different densities, solids, gases and/or bodies live solids or not.
A presente invenção é dimensionada e aparelhada internamente, no caso do sistema, para poder lidar com as variações das composições dos derivados de hidrocarbonetos presentes no petróleo vazado, principalmente no que tange a presença de gás, de emulsão ou de hidratos.The present invention is internally dimensioned and equipped, in the case of the system, in order to be able to deal with variations in the compositions of hydrocarbon derivatives present in the spilled oil, especially with regard to the presence of gas, emulsion or hydrates.
A invenção se refere a um dispositivo autoportante submarino e a um sistema autoportante submarino que cobrem, abrigam, contém, ou sustentam diferentes materiais líquidos, sólidos ou gasosos, seres vivos e/ou equipamentos. O sistema autoportante submarino também atua no exaurimento de materiais líquidos, sólidos ou gasosos.The invention relates to a subsea self-supporting device and a subsea self-supporting system that cover, shelter, contain, or support different liquid, solid or gaseous materials, living beings and/or equipment. The subsea self-supporting system also acts on the exhaustion of liquid, solid or gaseous materials.
A figura 1 é uma representação esquemática exemplificativa deFigure 1 is an exemplary schematic representation of
uma modalidade do dispositivo autoportante submarino.a modality of the subsea self-supporting device.
A figura 2 é uma representação esquemática exemplificativa de um dispositivo autoportante para contenção de exsudação.Figure 2 is an exemplary schematic representation of a self-supporting device for containment of exudation.
A figura 3 é uma representação esquemática exemplificativa de 5 um sistema autoportante submarino.Figure 3 is an exemplary schematic representation of a subsea self-supporting system.
A figura 4 é uma representação esquemática exemplificativa de nervuras -soldadas em tecidos compósitos iguais, sendo a nervura da esquerda e a central pressurizadas e a da direita hãòljressurizada-Figure 4 is an exemplary schematic representation of ribs -welded into equal composite fabrics, the left and central rib being pressurized and the right rib being pressurized-
A figura 5 é uma representação esquemática exemplificativa de 10 nervuras soldadas em tecidos compósitos diferentes, possuindo dobra na extremidade direita.Figure 5 is an exemplary schematic representation of 10 ribs welded into different composite fabrics, having a right-hand bend.
A figura 6 é uma representação esquemática exemplificativa de nervuras confeccionadas pela soldagem de dobras do tecido compósito, estando as nervuras pressurizadas.Figure 6 is an exemplary schematic representation of ribs made by welding plies of the composite fabric, the ribs being pressurized.
O Dispositivo Autoportante Submarino é uma construção submarina erguida com o emprego de tecido compósito flexível, com a finalidade de cobrir, abrigar, conter ou sustentar diferentes materiais 20 (líquidos, sólidos ou gasosos), seres vivos e/ou equipamentos, conforme descrito e exemplificado abaixo.The Submarine Self-Supporting Device is a subsea construction erected using flexible composite fabric, in order to cover, shelter, contain or support different materials 20 (liquid, solid or gaseous), living beings and/or equipment, as described and exemplified below.
O Dispositivo Autoportante Submarino tem preferencialmente formato de tenda e é dito autoportante por que a estrutura que suporta os esforços mecânicos de sustentação do conjunto faz parte das paredes 25 internas, externas e transversais do dispositivo.The Submarine Self-supporting Device is preferably tent-shaped and is said to be self-supporting because the structure that supports the mechanical support efforts of the assembly is part of the internal, external and transversal walls of the device.
Esta estrutura é construída de tecido compósito flexível, no formato de dutos, que se espalham e interconectam num arranjo espacial, formando um esqueleto composto de colunas, costelas, balizas e vigas, que serão simplesmente referidas como nervuras (1), feitas do mesmo 30 material compósito.This structure is constructed of flexible composite fabric, in the form of ducts, which spread and interconnect in a spatial arrangement, forming a skeleton composed of columns, ribs, buoys and beams, which will simply be referred to as ribs (1), made of the same 30 composite material.
As nervuras (1) dos tecidos são confeccionadas no próprio tecido ou pela incorporação de tubos flexíveis e maleáveis ao tecido. As nervuras (1) confeccionadas no próprio tecido são produzidas pela soldagem de dobradura ou da superposição do tecido ou de tecidos. As 5 figuras 4, 5, e 6 ilustram algumas das possibilidades de confecção de nervuras (1) no tecido por soldagem: de dobras, de vincos e por superposição. Os tecidos podem ser confeccionados do mesmo compósito ou de compósitos diferentes sendo compatíveis-quanto à soldagem.The ribs (1) of the fabrics are made in the fabric itself or by incorporating flexible and malleable tubes to the fabric. The ribs (1) made in the fabric itself are produced by welding the folding or superposition of the fabric or fabrics. The 5 figures 4, 5, and 6 illustrate some of the possibilities for making ribs (1) in the fabric by welding: folding, creasing and superposition. The fabrics can be made from the same composite or from different composites, being compatible with respect to welding.
Tubos flexíveis compósitos de trama contínua, do tipo mangueira, podem ser incorporados ao tecido compósito durante sua fabricação.Composite flexible tubes of continuous weave, hose type, can be incorporated into the composite fabric during its fabrication.
As nervuras (1) podem ser “Paralelinérveas” (nervuras (1) paralelas, como exemplificadas nas Figuras 4, 5, e 6), “Peninérveas” (formada por ramificações a partir de uma nervura (1) central, como nas 15 folhas de vegetais), ou composição destas distribuições.The ribs (1) can be "Parallelinerves" (parallel ribs (1), as exemplified in Figures 4, 5, and 6), "Peninérveas" (formed by branches from a central rib (1), as in the 15 sheets of vegetables), or composition of these distributions.
As nervuras (1) podem ter seção radial com diferentes formatos, não necessariamente simétricos, com o objetivo de conferir diferentes comportamentos e resistência estrutural ao conjunto. A sessão radial dos dutos não é necessariamente circular, pode variar de diâmetro ao longo 20 do seu comprimento e axialmente pode apresentar sinuosidades conforme a arquitetura do dispositivo e/ou da necessidade oriunda da região em questão.The ribs (1) can have a radial section with different shapes, not necessarily symmetrical, in order to provide different behavior and structural strength to the set. The radial section of the ducts is not necessarily circular, it can vary in diameter along its length and axially it can present sinuosity according to the architecture of the device and/or the need arising from the region in question.
O dispositivo é flexível e independente de apoios flutuantes provenientes da superfície do mar, tendo rigidez mecânica suficiente 25 para sustentar-se com suas extremidades apoiadas diretamente ao solo marinho. Sendo fixo e independente de suporte por meio de flutuadores ou embarcações na superfície, pode permanecer por prazo indefinido no local escolhido do solo-leito marinho independendo ainda de condições climáticas e ambientais que atuam sobre as embarcações.The device is flexible and independent of floating supports coming from the sea surface, having sufficient mechanical rigidity 25 to support itself with its ends resting directly on the sea floor. Being fixed and independent of support by means of floats or vessels on the surface, it can remain for an indefinite period in the chosen location of the seabed floor, regardless of the climatic and environmental conditions that affect the vessels.
O dispositivo é descido (lançado) da superfície, podendo ser levada ao local por ROV (Veículo de Operação Remota). Sua armação é feita por atuação do ROV disparando mecanismo que infla um conjunto de nervuras (1).The device is lowered (launched) from the surface and can be taken to the site by ROV (Remote Operation Vehicle). Its frame is made by the actuation of the ROV, triggering a mechanism that inflates a set of ribs (1).
As figuras 1 e 2 tratam de modalidades do Dispositivo Autoportante - Submarino. A figura 1 mostra ainda as nervuras (1) e um sistema de ancoragem (2) fixado ao solo-leito submarino.Figures 1 and 2 deal with the modalities of the Self-supporting Device - Submarine. Figure 1 also shows the ribs (1) and an anchoring system (2) fixed to the subsea bed-soil.
As nervuras_ (1) formam uma malha, interconectadas ou não, ligadas entre si por películas de tecido cõmpositcrflexível7-em-algumas posições estratégicas, definidas pela arquitetura ou do cálculo estrutural, 10 ou ao longo de todo o plano definido pelas nervuras (1), de modo a criar uma superfície única e solidária. Cada nervura (1) pode ser unida a duas paredes uma de cada lado, ou por soldagem ou por colagem. Também pode ser constituída por uma segunda parede estreita soldada, conforme a figura 4, ou colada a uma parte de outra parede lateral formando de 15 modo composto, o análogo ao casco duplo de embarcações que necessitem de reforço e proteção especial. As nervuras (1) são preenchidas com diferentes fluidos (líquido, gás ou pastoso), por meio de sistema mecânico adequado (bomba, difusão gasosa, arraste), criando uma pressão interna - que pode variar de acordo com a estratégia 20 adotada - que lhe confere rigidez e a forma distendida. O local por onde ocorre o preenchimento é chamado de "ponto de pressurização".The ribs (1) form a mesh, interconnected or not, linked together by flexible composite fabric films7-in-some strategic positions, defined by architecture or structural calculation, 10 or along the entire plane defined by the ribs (1) , in order to create a unique and supportive surface. Each rib (1) can be joined to two walls one on each side, either by welding or gluing. It can also be constituted by a second narrow wall welded, as shown in Figure 4, or glued to a part of another side wall, forming a composite, analogous to the double hull of ships that need special reinforcement and protection. The ribs (1) are filled with different fluids (liquid, gas or paste), through an appropriate mechanical system (pump, gaseous diffusion, drag), creating an internal pressure - which may vary according to the adopted strategy - which it gives it rigidity and the distended form. The place where filling takes place is called the "pressurization point".
As nervuras (1) podem ser equipadas em uma de suas extremidades (podendo ser em ambas) por bocais perfeitamente soldados à nervura (1) e herméticos. Estes bocais permitem a conexão 25 de um sistema de pressurização, composto por unidade de bombeio, fonte de energia, sensores e eletrônica de acionamento e controle. Estes sistemas de pressurização da nervura (1) podem ser acionados remotamente (por comando acústico, por exemplo); podem ser acionados pela ação de mergulhador (se a profundidade e o traje 30 permitirem); ou por veículo de operação remota. Existem outras possibilidades automáticas de acionamento, dependendo da aplicação, como no caso da presença de um sistema inteligente (computadorizado) que possibilita o acionamento por programação.The ribs (1) can be equipped at one of their ends (it can be at both) by nozzles perfectly welded to the rib (1) and hermetic. These nozzles allow the connection 25 of a pressurization system, consisting of a pump unit, energy source, sensors and drive and control electronics. These rib pressurization systems (1) can be remotely activated (by acoustic command, for example); can be triggered by diver action (if depth and suit 30 allow); or by remotely operated vehicle. There are other automatic activation possibilities, depending on the application, as in the case of the presence of an intelligent system (computerized) that enables activation by programming.
O sistema de pressurização pode ser levado e aplicado aos bocais 5 existentes nas nervuras (1) por veículo de operação remota (ou mergulhador) e, deste modo, pressurizando cada circuito de nervuras (1).The pressurizing system can be taken and applied to the nozzles 5 on the ribs (1) by a remotely operated vehicle (or diver) and thus pressurizing each rib circuit (1).
O mecanismo, de pressurização pode ser externo, sendo conectado ao ponto de pressurização quando da pressurização da nervura (1), como pode estar incorporado à própria nervura (1), sendo 10 neste caso simplesmente acionado por comando. Dessa forma, o sistema de pressurização pode fazer parte do próprio tecido nervurado, permanentemente acoplado ao bocal. Neste caso, além do acionamento por contato o sistema pode ser acionado a distância, ou por programação.The pressurization mechanism can be external, being connected to the pressurization point when the rib (1) is pressurized, as it can be incorporated into the rib itself (1), in which case 10 is simply activated by command. In this way, the pressurization system can be part of the ribbed tissue itself, permanently attached to the mouthpiece. In this case, in addition to activation by contact, the system can be activated remotely, or by programming.
Dependendo do fluido, os pontos de pressurização podem ser utilizados também para despressurização.Depending on the fluid, pressurization points can also be used for depressurization.
A arquitetura do dispositivo pode ser tal que existam vários conjuntos de nervuras (1) não interconectados, cada qual com seu ponto de pressurização. Em algumas situações, dependendo do fluido, podem 20 existir num mesmo conjunto de nervuras (1) interconectadas mais de um ponto de pressurização/despressurização.The architecture of the device can be such that there are several sets of ribs (1) not interconnected, each with its own pressurization point. In some situations, depending on the fluid, more than one pressurization/depressurization point may exist in the same set of ribs (1) interconnected.
As nervuras (1) podem ser instrumentadas de forma que a pressão e a tração possam ser reguladas dinamicamente. As pressões de cada nervura (1) são controladas pelo sistema de bombeamento que confere a 25 cada trecho ou setor a pressão necessária à obtenção de determinadas características estruturais que no conjunto propiciarão respostas adequadas à aplicação (uma vez que se trata de um sistema com aplicações também em situações de contingência e emergência).The ribs (1) can be instrumented so that pressure and traction can be dynamically regulated. The pressures of each rib (1) are controlled by the pumping system that gives 25 each section or sector the pressure necessary to obtain certain structural characteristics that together will provide adequate responses to the application (since it is a system with applications also in contingency and emergency situations).
Sendo o sistema de pressurização incorporado de forma 30 permanente ao circuito do tecido nervurado, ele pode ser empregado para manter a pressurização de forma dinâmica, por comando ou por programação. Deste modo a pressão dentro de um circuito nervurado pode ser variada conferindo a estrutura uma variação de forma ou movimento.Since the pressurization system is permanently incorporated into the ribbed tissue circuit, it can be used to maintain the pressurization dynamically, by command or by programming. In this way the pressure within a ribbed circuit can be varied giving the structure a variation in shape or movement.
Os fluidos de pressurização das nervuras (1) podem ser. água; água do mar; ar; gás produzido por reação química como, por exemplo, o SGN sistema gerador de nitrogênio; espuma de poliuretano; cimento; fluidos gelificáveis e outros fluidos que se solidificam por reação química ou por adição de água. Os fluidos que gelificam ou solidificam podem 10 conter fibras (sintéticas ou naturais) dispersas.The pressurizing fluids of the ribs (1) can be. Water; sea water; air; gas produced by chemical reaction, such as the SGN nitrogen generating system; polyurethane foam; cement; gellable fluids and other fluids that solidify by chemical reaction or by the addition of water. Fluids that gel or solidify may contain dispersed fibers (synthetic or natural).
As nervuras (1) podem estar preenchidas, no todo ou em parte, de material que ao contato com água gelifique ou solidifique, como no caso de cimento.The ribs (1) can be filled, in whole or in part, with material that, when in contact with water, gels or solidifies, as in the case of cement.
Conjuntos diferentes de nervuras (1) de um mesmo dispositivo 15 podem ser preenchidos com fluidos diferentes, conforme a função estrutural da nervura (1). De forma controlada, um mesmo conjunto de nervuras (1) pode ser preenchido com mais de um fluido com diferentes densidades, tais como um gás e em seguida água.Different sets of ribs (1) of the same device 15 can be filled with different fluids, depending on the structural function of the rib (1). In a controlled manner, the same set of ribs (1) can be filled with more than one fluid with different densities, such as a gas and then water.
Com todas as nervuras (1) pressurizadas o dispositivo ganha sua 20 forma, definida pelo esqueleto de nervuras (1) e as películas tensionadas de tecido.With all ribs (1) pressurized, the device gains its shape, defined by the rib skeleton (1) and the tensioned tissue films.
Algumas das nervuras (1), tendo sua pressurização comandada dinamicamente podem imprimir movimento a regiões do dispositivo. Por exemplo, o dispositivo pode mudar parcialmente sua forma em função da 25 variação de uma corrente submarina. Outro exemplo é a movimentação tanto interna como externa de escotilhas, de portais, de torres, de contentores expansíveis, de plataformas de apoio, outras formas capazes de realizar trabalho por variação da pressão no interior das nervuras.Some of the ribs (1), having their pressurization commanded dynamically, can impart movement to regions of the device. For example, the device may partially change its shape as a function of the variation of an underwater current. Another example is the movement, both internal and external, of hatches, portals, towers, expandable containers, support platforms, other forms capable of carrying out work by varying the pressure inside the ribs.
O dispositivo é apoiado no solo-leito marinho pela "amarração das nervuras" (1) que tocam o solo as sapatas (7) ou aos sistemas de ancoragem (2) (como estacas de sucção, estacas torpedo ou poitas).The device is supported on the sea-bed ground by the "rigging of the ribs" (1) that touch the ground to the shoes (7) or to the anchor systems (2) (such as suction piles, torpedo piles or pegs).
O dispositivo pode também ser fixado nos próprios equipamentos existentes na instalação de produção.The device can also be attached to the existing equipment in the production facility.
Os dispositivos podem constituir estruturas submarinas permanentes ou removíveis, em função dos fluidos utilizados para o tensionamento das nervuras (1). Dispositivos tensionados com fluidos que não podem ser posteriormente removidos das nervuras (1) são entendidos como estruturas permanentes. Dispositivos tensionados com 10 fluidos que podem ser evacuados das nervuras (1) são entendidos como estruturas temporárias removíveis, podendo ser desmontáveis ou dobráveis.The devices can constitute permanent or removable underwater structures, depending on the fluids used for tensioning the ribs (1). Devices tensioned with fluids that cannot later be removed from the ribs (1) are understood to be permanent structures. Devices tensioned with 10 fluids that can be evacuated from the ribs (1) are understood as removable temporary structures, which can be dismountable or collapsible.
Compartimentos internos dentro do dispositivo, formados por tecidos flexíveis, permitem lidar com os diferentes componentes do 15 vazamento.Internal compartments inside the device, formed by flexible fabrics, allow to handle the different components of the leak.
O dispositivo pode ter forma complexa, em função da arquitetura, pode ser modular, formada pela combinação de outros dispositivos, podendo ser integrados por meio de outros elementos construtivos e arquitetônicos que podem ser metálicos ou construídos de tecido 20 compósito flexível. Um conjunto de dispositivos com várias tendas pode se estender por centenas de metros por sobre o solo-leito marinho, bem como se erguer por dezenas de metros, conforme exemplificado na figura 2.The device can have a complex shape, depending on the architecture, it can be modular, formed by the combination of other devices, and can be integrated through other constructive and architectural elements that can be metallic or constructed of flexible composite fabric. A set of devices with several tents can extend for hundreds of meters over the seabed floor, as well as rise for tens of meters, as exemplified in figure 2.
O sistema autoportante submarino é formado pelo dispositivo autoportante submarino; sistema de bombeio submarino; injetores de produtos químicos; sensores para monitoração da presença e nível de óleo e gás e de comunicação destas informações para a superfície; eletrônica de medição e controle do seu desdobramento e soerguimento 30 sobre o solo.The subsea self-supporting system is formed by the subsea self-supporting device; subsea pumping system; chemical injectors; sensors for monitoring the presence and level of oil and gas and communicating this information to the surface; electronic measurement and control of its deployment and lifting 30 above the ground.
Um exemplo de sistema autoportante submarino está demonstrado na figura 3, que apresenta um dispositivo autoportante submarino com suporte nervurado (3), depósito de combustível (4), suporte nervurado umbilical (5), piso depósito de tecido nervurado (6), sapata (7), sistema eletrônico (8), estrutura nervurada de entrada- (9),An example of a subsea self-supporting system is shown in Figure 3, which shows a subsea self-supporting device with ribbed support (3), fuel tank (4), umbilical ribbed support (5), ribbed fabric tank floor (6), shoe ( 7), electronic system (8), ribbed inlet structure- (9),
VAS (VeiculoAutônomoSubmarino) (10) e sistema de guiagem (11).VAS (Submarine Autonomous Vehicle) (10) and guidance system (11).
A invenção pode ser utilizada para captação de óleo que escoa livremente em corpos d'água. Nesse caso, aplica-se em acidentes com vazamento de óleo ou produtos químicos em lâmina d'água além da região de mergulho, especificamente para conter vazamentos de óleo em grandes proporções na exploração e produção de petróleo no mar.The invention can be used to capture oil that flows freely into water bodies. In this case, it is applied in accidents with oil or chemical spills in water depths beyond the diving region, specifically to contain oil spills in large proportions in the exploration and production of oil at sea.
Dessa forma, o dispositivo autoportante submarino e o sistema autoportante submarino podem ser utilizados na contenção de vazamentos provenientes de: equipamentos (BOP, árvore de natal molhada-ANM, barriletes, bombas submarinas, sistemas de separação submarinos, etc.); ruptura de dutos; afundamento de embarcações em águas profundas; e exsudações submarinas.Thus, the subsea self-supporting device and the subsea self-supporting system can be used to contain leaks from: equipment (BOP, wet Christmas tree-ANM, barrels, subsea pumps, subsea separation systems, etc.); rupture of pipelines; sinking of deep water vessels; and underwater exudations.
O dispositivo pode ser utilizado em situação de contingência submarina de determinada matéria, como por exemplo petróleo, podendo ser utilizada também em situações de operação normal, isto é, quando ainda não existe necessidade de exaustão, ou seja, no caso de poços de petróleo que ainda não possuam vazamento. Dessa forma, o dispositivo é utilizado tanto para controle de determinada matéria indesejada no meio subaquático quanto para precaução (no caso de uma intervenção planejada) e para prevenção (em situação onde exista alguma probabilidade de vazamento).The device can be used in an underwater contingency situation of a certain material, such as oil, and can also be used in normal operation situations, that is, when there is no need for exhaustion, that is, in the case of oil wells that still have no leakage. Thus, the device is used both to control certain unwanted matter in the underwater environment and for precaution (in the case of a planned intervention) and for prevention (in a situation where there is some probability of leakage).
Claims (24)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| BR102013005917-0A BR102013005917B1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | subsea self-supporting device and system |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| BR102013005917-0A BR102013005917B1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | subsea self-supporting device and system |
Country Status (1)
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2013
- 2013-03-13 BR BR102013005917-0A patent/BR102013005917B1/en active IP Right Grant
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| BR102013005917A2 (en) | 2014-11-11 |
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| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
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