BR102015029208B1

BR102015029208B1 - Âncora gravitacional para ancoragem offshore de embarcações e plataformas navais

Info

Publication number: BR102015029208B1
Application number: BR102015029208-2A
Authority: BR
Inventors: Daniel Fonseca de Carvalho e Silva; Marcos Donato Auler da Silva Ferreira; Antônio Carlos Fernandes
Original assignee: Universidade Federal Do Rio De Janeiro - Ufrj; Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobrás
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2021-08-03
Also published as: BR102015029208A2; AU2016259335B2; MX2016015312A; AU2016259335A1; CN106741643B; NO20161838A1; US10196111B2; CN106741643A; US20170144731A1

Abstract

âncora gravitacional para ancoragem offshore de embarcações e plataformas navais. a presente invenção está relacionada a uma âncora gravitacional para ancoragem offshore de embarcações e plataformas navais, compreendendo um corpo principal (10) com um eixo de revolução longitudinal (11), compreendendo um meio de estabilização (14), em que o meio de estabilização (14) compreende um meio de acionamento automático (140). opcionalmente, o meio de estabilização compreende pelo menos um estabilizador (14), em que cada estabilizador (14) compreende uma extremidade fixada de modo pivotante (141) à âncora gravitacional (1), e uma extremidade livre, em que, quando o estabilizador (14) está em uma posição recolhida, a extremidade livre é posicionada próxima do corpo principal (10) da âncora gravitacional (1), e em que, quando o estabilizador (14) está em uma posição estendida, a extremidade livre é posicionada afastada do corpo principal (10) da âncora gravitacional (1).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada a uma ancora gravitacional, também conhecida como estaca torpedo, utilizada para a ancoragem de embarcações e plataformas offshore. Mais especificamente, a invenção está relacionada a uma âncora gravitacional dotada de estabilizadores hidrodinâmicos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Durante o processo de ancoragem de plataformas offshore de petróleo é comumente utilizado um dispositivo conhecido por âncora gravitacional, ou estaca torpedo. Tal dispositivo é lançado a uma determinada altura do solo marinho de modo a ganhar velocidade, devido à ação gravitacional, durante sua descida até atingir o solo marinho. Assim, a âncora gravitacional atinge o solo com velocidade elevada, fazendo com que a mesma tenha uma maior capacidade de carga e, consequentemente, proporcione um maior aterramento no solo marinho.

[0003] A figura 1 ilustra uma representação esquemática do procedimento descrito acima, em que uma âncora gravitacional 1 é preparada para lançamento. Em tal procedimento, a âncora gravitacional 1 é conectada à uma primeira extremidade 2a de uma linha de ancoragem 2, em que a linha de ancoragem 2 é suspensa por uma segunda extremidade 2b, com o auxílio de uma linha auxiliar de lançamento 3a conectada à plataforma 4 a ser ancorada.

[0004] Em adição, a linha de ancoragem 2 é suspensa, por um ponto intermediário, com o auxílio de uma segunda linha auxiliar 3b de lançamento, por um veículo auxiliar 5. A âncora 1 é então posicionada na altura determinada e liberada para queda livre até atingir o solo 6, sendo aterrada.

[0005] A primeira linha auxiliar 3a de lançamento é então recolhida até que a linha de ancoragem 2 alcance a plataforma 4 e seja conectada a ela. Dessa forma é provida a ancoragem da plataforma 4. Preferencialmente, mais de uma âncora é utilizada em diferentes pontos da plataforma 4.

[0006] De modo a aumentar a estabilidade da âncora durante a queda e, consequentemente aumentar sua velocidade final, é desejável que a âncora permaneça em uma orientação mais próxima possível da vertical. No entanto, o formato geométrico e a distribuição de massa da estaca são projetados principalmente para o cumprimento de sua função geotécnica, ou seja, depois de cravada no solo 6, o que pode prejudicar sua estabilidade durante a queda até o solo 6 marinho.

[0007] Por esse motivo, a estabilização da âncora durante a queda é, por muitas vezes, dificultada, o que pode fazer com que ela atinja o solo 6 com inclinações elevadas, reduzindo sua capacidade e carga, e fazendo com que o cravamento no solo 6 seja mais superficial. Por esse motivo, muitas vezes a âncora deve ser removida e reinstalada, ou se faz necessário a utilização de uma nova âncora.

[0008] O estado da técnica provê algumas soluções para o aumento da estabilidade de âncoras gravitacionais, como o descrito pelo documento EP1042162B1, em que é revelado um corpo de âncora que tem uma porção de forma poligonal ou circular, uma ponta e uma haste projetando para cima, em que a haste tem uma densidade média mais baixa do que o corpo principal âncora. Assim, o corpo de âncora é conformado de tal modo que o centro de gravidade é situado na parte inferior do mesmo, e abaixo da distância média da soma de todas as forças de fluido, o que garante estabilidade direcional.

[0009] O documento EP1042162B1 ainda prevê a utilização de abas para prevenir a rotação do corpo durante a descida do mesmo. As abas fixas reveladas por tal documento, no entanto, podem representar um obstáculo para a penetração da âncora no solo marinho, o que poderia levar ao mesmo problema descrito acima, ou seja, o não cravamento suficiente da âncora no solo marinho.

[0010] O documento US7059263B1, por sua vez, revela uma âncora para amarração de estruturas em solo marinho, que compreende um corpo central alongado, o qual tem um eixo longitudinal através do seu centro. Uma pluralidade de placas de nariz e de cauda são dispostas dentro de canais, e articuladamente ligadas ao corpo central, de modo que as placas podem oscilar para dentro ou para fora com relação ao corpo central, e em seguida podem ser fixadas no lugar desejado. Um meio para a fixação para uma linha de ancoragem 2 também é previsto.

[0011] Ainda de acordo com o documento US7059263B1, também é previsto o uso de um braço em uma região aproximadamente central do corpo central da âncora. Tal braço induz momento à âncora fazendo com que o nariz da mesma seja mantido apontado para baixo (posição vertical). Para isso, o braço deve ser posicionado e preso por pinos antes do uso da âncora.

[0012] O pino revelado pelo documento US7059263B1 deve ser instalado apenas no momento do uso da âncora, de modo a evitar que sejam causados danos ao equipamento durante seu transporte. Assim, essa solução exige um retrabalho na âncora antes de seu lançamento, o que pode causar atrasos no procedimento. Em adição, a instalação do braço descrito é feita manualmente, de modo um erro humano pode ocasionar um mau funcionamento do dispositivo.

[0013] Assim, fica claro que o estado da técnica carece de um meio de estabilização de uma âncora gravitacional que não requeira retrabalho antes de sua utilização, que não interfira negativamente na capacidade de carga da âncora e que não dependa de um trabalho manual para seu correto funcionamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] A presente invenção tem por objetivo principal prover uma âncora gravitacional 1 que compreenda um meio de estabilização que não requeira retrabalhos pré-lançamento e não necessite de trabalhos manuais para seu correto funcionamento.

[0015] Assim, de forma a alcançar tal objetivo, a presente invenção provê uma âncora gravitacional para ancoragem offshore de embarcações e plataformas navais, compreendendo um corpo principal com um eixo de rotação longitudinal, compreendendo um meio de estabilização, em que o meio de estabilização compreende um acionamento automático.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0016] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência, representando as modalidades da presente invenção.

[0017] A figura 1 ilustra uma representação esquemática do procedimento de instalação de uma âncora gravitacional tradicional.

[0018] A figura 2 ilustra uma vista de uma âncora gravitacional de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0019] A figura 3 ilustra uma vista da âncora gravitacional da figura 2, de acordo com uma configuração opcional, em que o meio de estabilização está recolhido.

[0020] A figura 4 ilustra uma vista da âncora gravitacional da figura 2, em que o meio de estabilização está se movimentando para a posição final de uso.

[0021] A figura 5 ilustra uma vista em detalhe do meio de estabilização ilustrado na figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0022] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção, aplicada a uma âncora gravitacional 1. No entanto, como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, alterações no objeto descrito poderão ser realizadas dentro do escopo de proteção da invenção.

[0023] A presente invenção é direcionada a um melhoramento em âncoras gravitacionais como a ilustrada na figura 1, em que é ilustrada uma representação esquemática da instalação de uma âncora gravitacional 1 tradicional, em que a âncora gravitacional 1 é preparada para lançamento. Em tal procedimento, a âncora gravitacional 1 é conectada à uma primeira extremidade 2a de uma linha de ancoragem 2, em que a linha de ancoragem 2 é suspensa por uma segunda extremidade 2b, com o auxílio de uma linha auxiliar 3a de lançamento conectada à plataforma 4 a ser ancorada.

[0024] Em adição, a linha de ancoragem 2 é suspensa, por um ponto intermediário, com o auxílio de uma segunda linha auxiliar 3b de lançamento, por um veículo auxiliar 5. A âncora é então posicionada na altura determinada e liberada para queda livre até atingir o solo 6, sendo aterrada.

[0025] A primeira linha auxiliar 3a de lançamento é então recolhida até que a linha de ancoragem 2 alcance a plataforma 4 e seja conectada a ela. Assim é provida a ancoragem da plataforma 4. Preferencialmente, mais de uma âncora 1 é utilizada em pontos diferentes.

[0026] A presente invenção provê uma âncora gravitacional que compreende meio de estabilização 14 para estabilizar o movimento de descida da âncora, elevando sua velocidade e sua capacidade de carga, e possibilitando um aterramento mais profundo da âncora 1 quando esta se choca com o solo 6 marinho.

[0027] A figura 2 ilustra uma vista de uma âncora gravitacional 1 de acordo com uma configuração opcional da presente invenção, em que a mesma compreende meio para sua estabilização 14 opcionalmente fixados em sua porção superior.

[0028] Opcionalmente, a âncora compreende um corpo principal 10 com um eixo de revolução longitudinal 11, em que o corpo principal 10 compreende aletas 12 em pelo menos uma porção de sua extensão longitudinal. Preferencialmente, são adotadas pelo menos duas aletas 12, preferencialmente três aletas 12, e mais referencialmente ainda quatro aletas 12.

[0029] Opcionalmente, a âncora gravitacional 1 compreende um elemento conector 13 para a conexão com uma linha de ancoragem 2 em sua extremidade superior.

[0030] A figura 3 ilustra uma vista da âncora gravitacional 1 da presente invenção, de acordo com uma configuração opcional, em que o meio de estabilização 14 está recolhido. A figura 4 ilustra uma vista da âncora gravitacional 1 da presente invenção, de acordo com uma configuração opcional, em que o meio de estabilização 14 está se movimentando para a posição final de uso.

[0031] Preferencialmente, o meio de estabilização 14 compreende pelo menos um estabilizador 14, em que cada estabilizador 14 compreende uma extremidade fixada de modo pivotante 141 à âncora gravitacional 1 e uma extremidade livre, de modo que, quando o meio de estabilização 14 está em sua posição recolhida, a extremidade livre é posicionada próxima do corpo principal 10 da âncora gravitacional 1. Por sua vez, quando o meio de estabilização 14 está em sua posição estendida, a extremidade livre é posicionada afastada do corpo principal 10 da âncora gravitacional 1. Opcionalmente, o estabilizador 14 compreende uma chapa rígida.

[0032] Opcionalmente, cada estabilizador 14 é fixado de modo coplanar em uma aleta da âncora gravitacional 1. Conforme ilustrado, cada aleta compreende um estabilizador 14, no entanto, outras configurações são previstas. Por exemplo o número de estabilizadores 14 pode ser superior ao número de aletas 12, em que cada aleta compreende mais de um estabilizador 14, ou então o número de estabilizadores 14 é inferior ao de aletas 12.

[0033] De acordo com a presente invenção, o meio para a estabilização da estaca gravitacional compreende um meio de acionamento automático 140, de modo que cada meio de estabilização 14 é acionado automaticamente quando a âncora gravitacional 1 é posicionada para lançamento ou quando esta é imersa na água e inicia sua movimentação.

[0034] Como pode ser melhor observado na figura 5, que ilustra em detalhe o meio de estabilização 14 ilustrado nas figuras 2, 3, e 4, o meio de acionamento automático 140 de cada estabilizador 14 é formado por uma saliência em pelo menos uma das faces do estabilizador 14, em que a saliência 140 pode ser formada por um ressalto no próprio estabilizador 14, ou por um elemento fixado ao estabilizador 14, como uma placa. Assim, no momento em que a âncora gravitacional 1 inicia o movimento de descida na água, forças hidrodinâmicas F impulsionarão cada estabilizador 14, fazendo-os girar em torno de um eixo no qual ele é fixado de modo pivotante 141.

[0035] Opcionalmente, de modo a otimizar as forças hidrodinâmicas citadas, a saliência 140 é posicionada longitudinalmente na pelo menos uma superfície do estabilizador 14, em que, quando o estabilizador 14 está em sua posição recolhida, ilustrada na figura 3, a saliência se afasta do eixo de revolução 11 da âncora gravitacional 1 ao se aproximar da extremidade livre do estabilizador 14.

[0036] É importante ressaltar que outras configurações de meio de acionamento automático 140 podem ser adotadas sem fugir, contudo, do escopo de proteção da presente invenção. Meramente como exemplo, alternativamente o meio de acionamento automático 140 pode compreender um sistema de cabos em que o estabilizador 14 é acionado e posicionado em sua posição de uso pela força gravitacional, quando a âncora gravitacional 1 é suspensa. Outras configurações também podem ser adotadas.

[0037] Opcionalmente, a âncora gravitacional 1 compreende um elemento limitador de curso 142 do estabilizador 14, adaptado para limitar o curso de rotação do estabilizador 14, definindo a posição final do mesmo. Conforme ilustrado pela configuração opcional das figuras 2, 3, 4 e 5, o elemento limitador de curso 142 é um pino fixado na aleta em que o respectivo estabilizador 14 é fixado.

[0038] Opcionalmente, a âncora gravitacional 1 compreende um elemento trava (não ilustrado), adaptado para travar cada estabilizador 14 em sua posição final, prevenindo que o mesmo retorne para sua posição recolhida, uma vez que seja atingida sua posição final de uso.

[0039] Opcionalmente, de modo a evitar que o meio de estabilização 14 interfira negativamente na capacidade de carga da âncora gravitacional 1 da presente invenção, o mesmo pode ser projetado para se desprender da âncora gravitacional 1 quando do impacto contra o solo 6 marinho. Tal desprendimento pode se dar por uma fratura do próprio meio de estabilização 14, ou uma ruptura do elemento responsável por fixar o meio de estabilização 14 na âncora gravitacional 1.

[0040] Assim a presente invenção provê uma âncora gravitacional 1 que compreende meio de estabilização 14, sem que seja necessário um retrabalho para o posicionamento do meio de estabilização 14. Com isso, se possibilita que a âncora atinja uma velocidade final mais elevada, o que aumenta sua capacidade de carga e, consequentemente, proporciona um aterramento mais profundo da mesma no solo marinho.

[0041] Em adição, quando é adotada a configuração em que o meio de estabilização 14 é projetado para se desprender da âncora gravitacional 1 quando do impacto contra o solo 6 marinho, minimiza-se um possível impacto negativo do meio de estabilização 14 no aterramento da âncora gravitacional 1, potencializando o efeito de seu uso.

Claims

1. Âncora gravitacional (1) para ancoragem offshore de embarcações e plataformas navais, compreendendo um corpo principal (10) que possui um eixo de revolução longitudinal (11), e pelo menos um estabilizador (14) que compreende uma extremidade fixada de modo pivotante (141) à âncora gravitacional, e uma extremidade livre caracterizada poro pelo menos um estabilizador (14) ainda compreender uma saliência formada em pelo menos uma das faces de cada estabilizador do pelo menos um estabilizador (14), em que a saliência é configurada para acionar automaticamente pelo menos um estabilizador;quando o pelo menos um estabilizador (14) é acionado, cada estabilizador do pelo menos um estabilizador (14) move-se a uma posição recolhida, em que a extremidade livre é posicionada próxima do corpo principal (10) da âncora gravitacional (1), a uma posição estendida, em que a extremidade livre é posicionada afastada do corpo principal (10) da âncora gravitacional (1);quando o pelo menos um estabilizador (14) é acionado, cada estabilizador do pelo menos um estabilizador (14) gira de maneira pivotante em uma direção a uma extremidade traseira da âncora gravitacional (1);a saliência ser posicionada longitudinalmente na pelo menos uma face do estabilizador (14);quando o estabilizador (14) está em sua posição recolhida, a saliência se afasta do eixo de revolução (11) da âncora gravitacional (1) conforme a saliência se aproxima da extremidade livre do estabilizador (14); ea saliência se estender de pelo menos uma face de pelo menos um estabilizador (14) em uma direção perpendicular a direção em que o pelo menos um estabilizador (14) gira de maneira pivotante.

2. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o corpo principal (10) da âncora gravitacional compreender aletas (12) dispostas em pelo menos uma porção de sua extensão longitudinal.

3. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ainda compreender pelo menos três aletas (12).

4. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ainda compreender um elemento conector (13) conectando uma linha de ancoragem (2) em uma extremidade superior da mesma.

5. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo pelo menos um estabilizador (14) compreender uma chapa rígida.

6. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pelo menos um estabilizador (14) ser fixado a uma aleta da âncora gravitacional (1).

7. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pelo menos um estabilizador (14) compreender um elemento limitador de curso (142), que limita um curso de rotação do pelo menos um estabilizador (14) e define a posição final do mesmo.

8. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pelo menos um estabilizador (14) ser configurado para se desprender da âncora gravitacional (1) quando do impacto contra um solo marinho (6).

9. Âncora gravitacional (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por o elemento limitador de curso (142) ser um pino fixado a uma aleta onde pelo menos um estabilizador (14) é fixado.