BR102015032308A2 - EQUIPMENT FOR CONNECTING SUBMARINE DUTHS IN BLOCK ARCHITECTURE - Google Patents

EQUIPMENT FOR CONNECTING SUBMARINE DUTHS IN BLOCK ARCHITECTURE Download PDF

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Abstract

a presente invenção trata de um equipamento para conexão de dutos submarinos para área de óleo e gás, o qual compreende um manifold em bloco usinado (13) provido de pelo menos um mandril de importação de fluidos (11) de entrada lateral, um conjunto de válvulas de bloqueio (12) provido sobre a superfície de dito manifold em bloco usinado (13), o qual também recebe a tubulação principal (header) e ramais, ponto para suporte da linha e dispositivo para instalação submarina (16), linha ou duto submarino (14). esse conjunto é instalado sobre uma estrutura para fundação em solo marinho (15).The present invention relates to an oil and gas subsea pipeline connection equipment which comprises a machined block manifold (13) provided with at least one side inlet fluid import mandrel (11), a set of shutoff valves (12) provided on the surface of said machined block manifold (13), which also receives the header and branch lines, line support point and subsea installation device (16), line or duct submarine (14). This set is installed on a foundation structure in marine soil (15).

Description

“EQUIPAMENTO PARA CONEXÃO DE DUTOS SUBMARINOS EM ARQUITETURA DE BLOCO” Campo da Invenção [001] A presente invenção trata de um equipamento para conexão de dutos que formam linhas submarinas de conexão entre dois equipamentos, com uma plataforma de produção de petróleo em mar aberto, ou diretamente para a costa. Ditos dutos são utilizados para escoamento de fluidos provenientes da produção, ou ainda destinados à injeção ou serviço nos poços de petróleo.Field of the Invention [001] The present invention relates to a pipeline connection equipment that forms undersea connecting lines between two equipment, with an offshore oil production platform, or directly to the coast. Said pipelines are used for the flow of production fluids, or for injection or service in oil wells.

Histórico da Invenção [002] Sistemas de conexões para dutos submarinos possuem grande importância na indústria do petróleo, especialmente na área offshore. A necessidade de transportar fluidos em grandes profundidades conectando poços de petróleo às plataformas, dois ou mais equipamentos submarinos ou o transporte diretamente para a costa, por exemplo, exigem quilômetros de linhas de dutos de transporte de fluidos e, consequentemente, de equipamentos para conexão das ditas linhas de dutos.Background of the Invention [002] Subsea pipeline connection systems are of great importance in the oil industry, especially in the offshore area. The need to transport fluids at great depths by connecting oil wells to platforms, two or more subsea equipment or transporting directly to shore, for example, requires kilometers of fluid transport pipelines and, consequently, equipment for connecting the said pipeline lines.

[003] Os equipamentos para conexão (ou terminação) são montados em pontos intermediários ou na extremidade dos dutos e são tipicamente compostos de uma estrutura metálica para fundação em solo marinho, válvulas para controle e bloqueio dos fluidos, trechos de tubulações intermediárias e mandris para conexão com outros equipamentos, visando a importação ou exportação de fluidos. Além disso, se faz necessária uma outra estrutura, parcialmente independente da estrutura de fundação, a qual tem como função fixar esses componentes e suportar os esforços gerados pelo peso da linha durante a instalação.[003] Connection (or termination) equipment is mounted at intermediate points or at the end of the ducts and is typically composed of a metal foundation structure for seabed, fluid control and blocking valves, intermediate pipe runs and chucks for connection with other equipment for the importation or exportation of fluids. In addition, another structure, partly independent of the foundation structure, is required, which has the function of fixing these components and withstanding the stresses generated by the weight of the line during installation.

[004] Um exemplo de diagrama de arquitetura submarina típica para conexão entre manifold para quatro poços e Pipeline End Terminator (PLET) encontra-se ilustrado na Figura 1 (estado da técnica). Esse diagrama ilustra um manifold de produção que é utilizado para coletar fluidos provenientes dos poços, exportando-os para um equipamento de conexão de linhas, tal como um PLET através de um jumper ou spool.[004] An example of a typical subsea architecture diagram for connection between four-well manifold and Pipeline End Terminator (PLET) is illustrated in Figure 1 (state of the art). This diagram illustrates a production manifold that is used to collect fluids from wells by exporting them to line connection equipment such as a PLET via a jumper or spool.

[005] Verifica-se, então, na Figura 1, o manifold compreendendo um mandril de importação/exportação de fluidos (1), ligado à tubulação principal (3) por meio de válvulas de bloqueio de importação (2). Tal tubulação principal (3) é ligada a um jumper ou spool (5) - dutos rígidos ou flexíveis contendo um engaste vertical ou horizontal em cada uma de suas pontas - através dos conectores (6) do dito jumper ou spool (5) que, por sua vez, é conectado à válvula de bloqueio do PLET (7) instalada na linha submarina (8). Todos esses equipamentos necessitam ser montados em uma estrutura (9) forte o suficiente para suportar todos os esforços provenientes das linhas. As Figuras 2 e 3, ilustram em vistas em perspectiva e frontal, respectivamente, a estrutura (9) de um PLET típico e o detalhe do suporte da linha (10), conforme usualmente praticado pelo estado da técnica.[005] Figure 1 then shows the manifold comprising a fluid import / export mandrel (1) connected to the main line (3) by means of import block valves (2). Such main pipe (3) is connected to a jumper or spool (5) - rigid or flexible ducts containing a vertical or horizontal crimp at each end - through the connectors (6) of said jumper or spool (5) which, in turn, it is connected to the PLET shutoff valve (7) installed on the subsea line (8). All of these equipment need to be mounted in a structure (9) strong enough to withstand all stresses from the lines. Figures 2 and 3 illustrate in perspective and front views, respectively, the structure (9) of a typical PLET and the detail of the line support (10), as usually practiced by the state of the art.

[006] A arquitetura ilustrada na Figura 1 necessita então essencialmente de um manifold, um jumper ou spool, PLET, seis válvulas de bloqueio e dois conectores. Ocorre que, na prática operacional, dita arquitetura do estado da técnica apresenta dois pontos potenciais de indesejável vazamento de fluidos, que são os conectores.[006] The architecture illustrated in Figure 1 then essentially requires a manifold, a jumper or spool, PLET, six shutoff valves and two connectors. It turns out that, in operational practice, this state of the art architecture presents two potential points of undesirable fluid leakage, which are the connectors.

[007] Além disso, ainda é necessária uma pluralidade de outros componentes, além dos essenciais, como cordões de solda, válvulas secundárias e componentes para vedação que requerem um esforço estrutural para suportá-los. Outro fator importante é a particularidade do ambiente submarino, cuja profundidade, cada vez maiores, exercem grande pressão sobre as linhas, tornando-as cada vez mais pesadas e exigindo mais do equipamento instalado.In addition, a plurality of other essential components such as weld beads, secondary valves and sealing components that require a structural effort to support them are still required. Another important factor is the particularity of the underwater environment, whose ever-increasing depth exerts great pressure on the lines, making them heavier and demanding more of the installed equipment.

[008] Todos esses fatores contribuem de forma significativa para retardar o processo de produção submarina, aumentar os custos relacionados com projetos, transporte e instalação dos equipamentos no leito submarino.[008] All of these factors contribute significantly to slowing the subsea production process, increasing costs related to the design, transportation and installation of subsea equipment.

[009] A presente invenção soluciona de forma vantajosa todos esses inconvenientes do estado da técnica acima citados, além de outros deles decorrentes e aqui não citados.[009] The present invention advantageously addresses all of the above drawbacks of the above art as well as others arising therefrom and not cited herein.

Descrição Resumida da Invenção [0010] Assim, o principal objetivo da presente invenção é prover um equipamento para conexão de dutos voltados para aplicações submarinas, notadamente para a indústria do petróleo.Thus, the main object of the present invention is to provide pipeline connection equipment for underwater applications, notably for the petroleum industry.

[0011] Como será apreciado, o equipamento para conexão de dutos objeto da presente invenção possui uma configuração simplificada que permite a conexão do duto diretamente no bloco de válvulas e não mais na estrutura como em uma arquitetura típico do estado da técnica. Seu içamento ocorrerá através de olhais fixos ou articulados integrais ao bloco de válvulas.As will be appreciated, the pipeline connection equipment of the present invention has a simplified configuration that allows the pipeline to be connected directly to the valve block and no longer to the structure as in a typical prior art architecture. Its lifting will occur through fixed or articulated eyes integral to the valve block.

[0012] 0 equipamento para conexão de dutos submarinos em arquitetura de bloco segundo a presente invenção compreende, basicamente, um ou mais mandris de importação/exportação de fluidos, uma ou mais válvulas de bloqueio e uma linha submarina, montados em uma estrutura de manifold em bloco usinado contendo a tubulação principal (header) e ramais, ponto para suporte da linha e dispositivo para instalação submarina.The block architecture subsea pipeline connection equipment of the present invention basically comprises one or more fluid import / export chucks, one or more shut-off valves and one subsea line mounted on a manifold structure. in a machined block containing the main pipe (header) and extensions, point for line support and device for subsea installation.

Breve Descrição das Figuras [0013] O equipamento para conexão de dutos submarinos em arquitetura de bloco segundo a presente invenção poderá ser bem compreendido com a descrição das demais figuras esquemáticas em anexo, que de uma forma não limitativa ou restritiva, ilustram: - Figura 4 - desenho esquemático do equipamento para conexão de linhas ou dutos submarinos, objeto da presente invenção; - Figura 5 - desenho esquemático em perspectiva do equipamento para conexão de linhas ou dutos submarinos, objeto da presente invenção; - Figura 6 - instalação da primeira extremidade onde o equipamento é suspenso pela linha ou duto submarino; - Figura 7 - instalação da segunda extremidade onde o equipamento é suspenso pelo olhai.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The apparatus for connecting submarine ducts in block architecture according to the present invention may be well understood with the description of the other attached schematic figures, which in a non-limiting or restrictive manner illustrate: - Figure 4 Schematic drawing of the equipment for connection of subsea lines or pipelines, object of the present invention; Figure 5 - perspective schematic drawing of the equipment for connection of subsea lines or pipelines, object of the present invention; - Figure 6 - installation of the first end where the equipment is suspended by the subsea line or pipeline; - Figure 7 - installation of the second end where the equipment is suspended by the eye.

Descrição Detalhada da Invenção [0014] De acordo com a Figura 5, observa-se que o equipamento para conexão de dutos submarinos em arquitetura de bloco segundo a presente invenção compreende um manifold em bloco usinado (13) provido de pelo menos um mandril de importação/exportação de fluidos (11) de entrada lateral, um conjunto de válvulas de bloqueio (12) provido sobre a superfície de dito manifold em bloco usinado (13), o qual também recebe a tubulação principal (fteade/) e ramais usinados, ponto para suporte da linha e dispositivo para instalação submarina (16), linha ou duto submarino (14), sendo esse conjunto instalado sobre uma estrutura para fundação em solo marinho (15) [0015] Essencialmente, na Figura 4 é ilustrado o diagrama de arquitetura esquemática simplificada do equipamento para conexão de dutos submarinos em arquitetura de bloco segundo a presente invenção para utilização em quatro poços, observando-se que o mesmo foi significativamente simplificado para apenas incluir conexão entre mandril de importação de fluidos (11) e linha ou duto submarino (14), reunidos no manifold (13) dotado de bloco de válvulas de bloqueio (12). Como pode ainda se observar pela Figura 4, o fluxo do fluido a ser transportado se dará no sentindo (11)-(12)-(13)-(14), sendo o fluxo inverso utilizado em aplicações para sistemas de injeção ou de serviço.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to Figure 5, it is noted that the block architecture subsea pipeline connection equipment according to the present invention comprises a machined block manifold (13) provided with at least one import mandrel. side inlet fluid export (11), a set of shut-off valves (12) provided on the surface of said machined block manifold (13) which also receives the main pipe (fteade /) and machined extensions, point support for the line and device for subsea installation (16), line or subsea pipeline (14), this assembly being installed on a foundation structure for marine soil (15) [0015] Essentially, the architecture diagram is illustrated in Figure 4. simplified schematic of the block architecture subsea pipeline connection equipment of the present invention for use in four wells, noting that it was significantly simplified It is only intended to include connection between fluid import mandrel (11) and subsea line or pipeline (14), assembled in manifold (13) with block valve block (12). As can also be seen from Figure 4, the flow of the fluid to be transported will be in the direction (11) - (12) - (13) - (14), with the reverse flow being used in injection or service system applications. .

[0016] Com essa configuração do equipamento segundo a presente invenção, a linha ou duto submarino será fixado diretamente no bloco de válvulas e não mais na estrutura de suporte da linha como ocorre em um projeto típico mostrado nas Figuras 2 e 3.With this configuration of the equipment according to the present invention, the subsea line or pipeline will be fixed directly to the valve block and no longer to the line support structure as in a typical design shown in Figures 2 and 3.

[0017] Em referência à Figura 6, observa-se que o equipamento é provido de um olhai (16), fixo ou articuladamente integralizado ao do manifold em bloco usinado (13) que será usado para içamento do equipamento, reduzindo assim a função estrutural apenas à fundação em solo marinho. Uma consequência direta dessa nova configuração do equipamento da presente invenção é a redução dos esforços nos componentes estruturais (chapas, vigas, etc.) do equipamento no momento da instalação de linha,. Ainda, em referência à Figura 6, nela é ilustrada a posição de içamento da primeira extremidade da linha, com a segunda extremidade suspensa ou ainda não terminada. Em referência à Figura 7, ilustra-se a posição de instalação da segunda extremidade da linha, com a primeira extremidade já repousada sobre o solo.Referring to Figure 6, it is noted that the equipment is provided with a lug (16), fixed or pivotally integral with that of the machined block manifold (13) that will be used for lifting the equipment, thereby reducing the structural function. only to foundation in marine soil. A direct consequence of this new configuration of the equipment of the present invention is the reduction of stress on the structural components (sheets, beams, etc.) of the equipment at the time of line installation. Also, referring to Figure 6, the lifting position of the first end of the line, with the second end suspended or not yet terminated, is illustrated therein. Referring to Figure 7, the installation position of the second end of the line with the first end already resting on the ground is illustrated.

[0018] A operação de limpeza das linhas ou dutos submarinos também será possível com esse novo conceito, utilizando-se da usinagem de furo em curva que atende ao raio mínimo para passagens dos pigs utilizados na indústria, e de barras direcionadoras de pigs nas intersecções entre furos.The cleaning operation of subsea lines or pipelines will also be possible with this new concept, using curved hole machining that meets the minimum radius for the passage of pigs used in industry, and directional pigs bars at intersections. between holes.

[0019] Em relação ao cenário descrito como estado da técnica e representado nas Figuras 1,2 e 3, o equipamento para conexão de dutos submarinos objeto da presente invenção compreende as vantagens de eliminar um equipamento de conexão do sistema submarino, seja um jumper ou spool, reduzindo o número de conectores de tubulações no projeto. Além disso, reduz o número de válvulas no sistema, pois elimina a necessidade de válvula de bloqueio na tubulação principal, no caso o header.With respect to the scenario described as prior art and depicted in Figures 1,2 and 3, the subsea pipeline connection equipment object of the present invention comprises the advantages of eliminating subsea system connection equipment, either a jumper or spool, reducing the number of pipe connectors in the project. It also reduces the number of valves in the system as it eliminates the need for a block valve in the main pipeline, in this case the header.

[0020] Ademais, o equipamento para conexão de dutos submarinos objeto da presente invenção compreende outras vantagens adicionais em relação aos equipamentos do estado da técnica, tais como, por exemplo: - bloco de válvulas suportando maiores esforços durante a instalação da linha, reduzindo a função da estrutura apenas à fundação; - não há componente soldado exposto aos altos esforços de linha, aumentando a confiabilidade do sistema; - redução do número de partes do equipamento (válvulas, conectores, mandris, tubulações, elementos de vedação); - diminuição significativa o peso do equipamento, facilitando o transporte, produção e instalação. - atende um número maior de poços de petróleo simultaneamente.In addition, the subsea pipeline connection equipment object of the present invention comprises other additional advantages over state of the art equipment, such as, for example: - valve block withstanding greater efforts during line installation, reducing the function of the structure only to the foundation; - There is no welded component exposed to high line stresses, increasing system reliability; - reducing the number of equipment parts (valves, connectors, chucks, piping, sealing elements); - Significant decrease in equipment weight, facilitating transportation, production and installation. - serves a larger number of oil wells simultaneously.

[0021] Considerando todos os efeitos e vantagens citadas seria conclusivo que o equipamento para conexão de dutos submarinos segundo a presente invenção converge para um projeto final com menor número de componentes, além de que, exige menos componentes soldados. É sabido pelos técnicos versados no assunto que processos de soldagem, principalmente aqueles voltados em aplicações onde exige-se altas cargas de trabalho, podem ter um custo elevado de execução, requerendo tratamentos térmicos para alívio de tensões.Considering all the aforementioned effects and advantages it would be conclusive that the subsea pipeline connection equipment according to the present invention converges to a final design with fewer components and requires fewer welded components. It is well known by those skilled in the art that welding processes, especially those aimed at applications where high workloads are required, can be costly to perform and require stress relieving heat treatments.

[0022]A Tabela 1 abaixo ilustra com objetividade a comparação dos pesos aproximados para um sistema típico (estado da técnica) e para o equipamento para conexão de dutos submarinos objeto da presente invenção.Table 1 below objectively illustrates the comparison of approximate weights for a typical system (state of the art) and subsea pipeline connection equipment object of the present invention.

Tabela 1: Peso dos componentes estruturais ReivindicaçõesTable 1: Weight of structural components Claims

Claims (8)

1. EQUIPAMENTO PARA CONEXÃO DE DUTOS SUBMARINOS EM ARQUITETURA DE BLOCO, caracterizado por compreender um manifold em bloco usinado (13) provido de pelo menos um mandril de importação de fluidos (11) de entrada lateral, um conjunto de válvulas de bloqueio (12) provido sobre a superfície de dito manifold em bloco usinado (13), o qual também recebe a tubulação principal (heade/) e ramais usinados, ponto para suporte da linha e dispositivo para instalação submarina (16), linha ou duto submarino (14).1. UNDERWATER CONNECTION EQUIPMENT IN BLOCK ARCHITECTURE, characterized in that it comprises a machined block manifold (13) provided with at least one side inlet fluid import mandrel (11), a set of block valves (12) provided on the surface of said machined block manifold (13), which also receives the main pipe (heade /) and machined branches, line support point and subsea installation device (16), subsea line or duct (14) . 2. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto é instalado sobre uma estrutura para fundação em solo marinho (15) provida de olhai (16).EQUIPMENT according to claim 1, characterized in that the assembly is mounted on a foundation structure in marine soil (15) provided with an eyelet (16). 3. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha ou duto submarino (14) é fixada diretamente no bloco de válvulas (12) do manifold em bloco usinado(13).Equipment according to claim 1, characterized in that the subsea line or pipeline (14) is fixed directly to the valve block (12) of the machined block manifold (13). 4. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispensa o uso de conexão através de jumper ou spool.Equipment according to claim 1, characterized in that it does not require the use of jumper or spool connections. 5. EQUIPAMENTO, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que seu içamento é realizado por meio dos ditos olhais (16), fixos ou articulados, integrais ao manifold em bloco usinado (13).Equipment according to any preceding claim, characterized in that its lifting is carried out by means of said fixed or articulated eyes (16) integral to the machined block manifold (13). 6. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a estrutura (15) não tem como função suportar os carregamentos de instalação de linha.Equipment according to claim 2, characterized in that the structure (15) is not intended to support line installation loads. 7. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta redução significativa de peso e de número de partes.Equipment according to claim 1, characterized in that it has a significant reduction in weight and number of parts. 8. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é utilizado em poços de petróleo no leito marinho e tem função de extração ou injeção de fluidos e outros serviços.Equipment according to claim 1, characterized in that it is used in oil wells in the seabed and has the function of extraction or injection of fluids and other services.
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