BR112012004125B1 - Sistema para suportar um tubo ascendente de catenária acoplado a uma estrutura fora da costa, e, conjunto de junta de tensão com luva para tubo de tração - Google Patents

Abstract

sistema para suportar um tubo ascendente de catenária acoplado a uma estrutura fora da costa, e, conjunto de junta de tensão com luva para tubo de tração a presente invenção prove um projeto aperfeiçoado para uma junta de tensão com luva para tubo de tração e tubo de tração associado para gerenciar tensões sobre um tubo ascendente de catenária (4) para uma estrutura fora da costa flutuante. a junta de tensão de luva de tubo de tração (1) inclui pelo menos uma luva circundando um comprimento do tubo de tração (1) com um vão anular entre a luva e o tubo de tração (1) e um anel de ligação entre os mesmos. para modos de realização tendo uma pluralidade de luvas, uma primeira luva (12) pode ser espaçada por um primeiro vão anular (34) do tubo de tração (1) acoplado à mesma com um primeiro anel entre o tubo de tração (1) e a primeira luva (12), e uma segunda luva (20) pode ser espaçada por um segundo vão anular da primeira luva (12) e acoplada à mesma com um segundo anel entre a primeira luva (12) e a segunda luva (20). ambos o tubo de tração (1) e as luvas podem ser feitos com segmentos de tubulação normais soldados uns aos outros com soldas circunferenciais normais.

Description

“SISTEMA PARA SUPORTAR UM TUBO ASCENDENTE DE CATENÁRIA ACOPLADO A UMA ESTRUTURA FORA DA COSTA, E, CONJUNTO DE JUNTA DE TENSÃO COM LUVA PARA TUBO DE TRAÇÃO” Campo da Invenção [0001] A descrição diz respeito, de modo geral, à produção de hidrocarbonetos a partir de formações submarinas. Mais especificamente, a descrição diz respeito aos tubos ascendentes e estruturas de sustentação utilizadas nesta produção.

Descrição da Técnica Relacionada [0002] Na produção de hidrocarbonetos a partir de formações submarinas, um determinado número de poços são tipicamente perfurados abaixo do fundo do mar em uma posição na qual não estão diretamente abaixo, ou substancialmente dentro do traçado da estrutura flutuante fora da costa, como, por exemplo, uma plataforma de produção fora da costa. Os hidrocarbonetos produzidos são, subsequentemente, exportados por meio de tubulações submersas ou por outros meios. A prática na engenharia atual liga os poços desviados com a estrutura submarina por meio de tubos ascendentes que possuem uma curva de catenária entre a estrutura e o fundo do mar. O movimento das ondas, as correntes de água e o vento provocam o movimento da estrutura flutuante fora da costa e/ou dos próprios tubos ascendentes com a correspondente flexão e tensão nos tubos ascendentes. No estado atual a técnica acomodou a flexão nos tubos ascendentes por meio da incorporação de juntas flexíveis, em locais adequados, entre os segmentos das tubulações no tubo ascendente. Entretanto, as juntas flexíveis são mais caras e menos confiáveis do que os segmentos de tubulações que são soldados uns aos outros.

[0003] Os tubos ascendentes de catenária de aço (SCRs) são projetados para serem acoplados com a estrutura flutuante fora da costa por meio de tubos de tração, que se estendem a partir de um joelho inferior da estrutura fora da costa até a parte superior da estrutura fora da costa. O tudo de tração é geralmente um duto longo que forma uma guia através da qual o SCR é empurrado a partir do fundo do mar e acoplado com a estrutura fora da costa. O tubo de tração é afixado à estrutura fora da costa em um ângulo com a vertical, de forma a ficar alinhado com um ângulo natural que é o que o SCR instalado assumiría em um dia calmo. Quando a estrutura fora da costa oscila lateralmente e verticalmente, o tubo de tração ajuda a reduzir as tensões sobre o SCR. Entretanto, o próprio tubo de tração é, então, tensionado e pode cair com o tempo. O tubo de tração é afixado à estrutura fora da costa em diferentes pontos ao longo do comprimento do tubo de tração, e, assim, se flexiona em tomo dos seus pontos de fixação à estrutura fora da costa, quando o SCR se flexiona e se curva com o movimento da estrutura flutuante fora da costa. Um primeiro ponto de fixação pode ficar localizado a uma distância a partir da extremidade inferior do tubo de tração. Um segundo ponto de fixação para o tubo de tração com a estrutura fora da costa pode ficar a uma distância mais para cima, a partir do primeiro ponto de fixação, para permitir uma flexibilidade adicional para o tubo de tração. Além disto, o tubo de tração pode ser provido com uma rigidez de curvatura, a qual varia do primeiro ponto de fixação até a extremidade inferior do tubo de tração. Tipicamente, uma junta de tensão cônica é colocada ao longo do tubo de tração, adjacente a um dos pontos de fixação e é dimensionada para controlar a tensão do SCR.

[0004] Dois tipos de juntas de tensão foram utilizados no passado. O primeiro é um conjunto de segmentos de tubulações soldados uns aos outros. Os segmentos de tubulação, tipicamente, possuem uma espessura de parede progressivamente menor para cada segmento de um dado diâmetro interno, o que resulta em um conjunto cônico de segmentos; com o segmento mais fino distai do meio do conjunto soldado, para dar maior flexibilidade, na extremidade do conjunto, ao SCR. Estes conjuntos, tipicamente, são desafiados pelo desempenho da fadiga nas soldas entre os segmentos durante os muitos anos nos quais os SCR serão possivelmente utilizados. O segundo tipo de junta de tensão é uma junta de tensão cônica de forjamento. O forjamento cumpre um objetivo, similar ao do primeiro tipo, de afinar progressivamente a espessura da parede na direção da extremidade de forjamento; tipicamente num comprimento de 40 pés. Entretanto, devido ao comprimento desejado para uma junta de tensão de tubo de tração, os segmentos do tubo de tração adicionais são tipicamente soldados com forja. Desta forma, o desafio continua sendo o desempenho da fadiga nas soldas entre os segmentos e a forja. Outro desafio pode ser o custo e os cronogramas de fabricação específicos para uma peça de forjamento com um grande comprimento.

[0005] Mais especificamente, a Figura 1 é uma junta de tensão de tubo de tração exemplificativa e esquemática da técnica anterior. A junta de tensão do tubo de tração 50 é adaptada para permitir que o tubo ascendente 53 seja puxado através do mesmo e inclui uma seção intermediária cônica 51, que pode ser de um dos dois tipos acima descritos, com uma espessura de parede progressivamente menor para o conjunto de segmentos de tubo, ou, de um forjado contínuo. A seção intermediária 51 possui um comprimento “L”, que pode, por exemplo, ser de cerca de 40 pés (12 metros) e é tipicamente disposto centralmente, em relação ao ponto de pivotagem “A”; de forma que a metade Vi do comprimento se estende 20 pés (6 metros) para fora a partir do mesmo, neste exemplo. Uma junta de tubo de tração 52 é soldada a uma extremidade da seção intermediária 51, na solda B, a cerca de 20 pés (6 metros) a partir do ponto de pivotagem A. As tensões na solda B são de forma a que procedimentos especiais e caros de soldagem, conhecidos como “Solda Circunferencial Classe C” são tipicamente especificados, para tentar reduzir a fadiga na solda B na localização a 20 pés (6 metros) a partir do ponto de pivotagem A. Embora uma seção intermediária mais longa possa ser utilizada para estender o Vi comprimento a partir do ponto de pivotagem A, os custos e o tempo de produção e o manuseio tornam esta opção inadequada por questões práticas.

[0006] Permanece ainda a necessidade de um projeto aprimorado na duração e no custo, que sejam adequados para uma junta de tensão de tubo de tração para os tubos ascendentes de catenária.

Breve Sumário da Invenção [0007] A presente descrição provê um projeto aprimorado para uma junta de tensão enluvada do tubo de tração e um tubo de tração associado para gerenciar as tensões de um tubo ascendente de catenária para uma estrutura flutuante fora da costa. O novo projeto resulta, eficientemente, em um tubo de tração para junta de tensão enluvada, com pelo menos uma luva acoplada a um tubo de tração, possuindo um vão anular entre a periferia externa do tubo de tração e a periferia interna da luva, com pelo menos um anel de ligação disposto entre os mesmos. Para modos de realização possuindo uma pluralidade de luvas, uma primeira luva pode ficar espaçada pelo primeiro vão anular do tubo de tração, e acoplada com o mesmo com um primeiro anel de ligação, entre o tubo de tração e a primeira luva, e, uma segunda luva pode ficar espaçada por um segundo vão anular da primeira luva, e acoplada com a mesma com um segundo anel de ligação, entre a primeira luva e a segunda luva. As conexões soldadas entre as juntas do tubo de tração podem ficar longitudinalmente espaçadas, distais a partir a luva acoplada com o tubo de tração, para minimizar as tensões sobre a conexão soldada. Além disto, uma guia de luva acoplada com a estrutura fora da costa e adaptada para acoplar o tubo e tração e o conjunto com a estrutura fora da costa, pode ser longitudinalmente desviada por uma distância, a partir do anel de ligação e da sua conexão entre o tubo de tração e a luva. O projeto aumenta um módulo de seção da junta de tensão enluvada do tubo de tração, comparado como os esforços anteriores, na região da guia da luva, com a colocação de pelo menos uma luva no tubo de tração e a colocação de uma solda circunferencial às juntas do tubo de tração adjacentes, em uma zona de menores tensões do que a dos esforços anteriores. Desta forma, as soldas circunferenciais podem ser feitas com um procedimento de solda normal conhecido como “Solda Classe F2”, ao invés da mais complexa e cara e que é daqui em diante designada como “Solda Circunferencial Classe C”. O projeto pode ser ajustado para diferentes critérios de desempenho, pela modificação dos locais da solda circunferencial, do comprimento da luva, dos diâmetros externo e interno da luva, do número de luvas, do espaçamento entre as luvas e o tubo de tração, e das múltiplas luvas se houver, e outras modificações. Estas mudanças podem ser realizadas no pátio de fabricação para a estrutura fora da costa e independentemente de foijas e de esforços de pré-fabricação em locais especializados.

[0008] A descrição provê um sistema para sustentar o tubo ascendente de catenária acoplado com a estrutura fora da costa compreendendo: um tubo de tração possuindo uma extremidade disposta abaixo, a partir da estrutura fora da costa, e uma porção acoplada com a estrutura fora da costa; possuindo o tubo de tração um ou mais segmentos, um segmento intermediário de junta de tensão possuindo um diâmetro externo e um diâmetro interno definindo uma passagem para o tubos ascendentes de catenária no mesmo; sendo o segmento intermediário de junta de tensão acoplado com um ou mais segmentos do tubo de tração; uma primeira luva disposta ao redor do comprimento do segmento intermediário da junta de tensão; possuindo a primeira luva um diâmetro externo e um diâmetro interno; definindo o diâmetro interno da luva e o diâmetro externo do segmento intermediário da junta de tensão um primeiro vão anular entre os mesmos; e uma guia de luva acoplada com a estrutura fora da costa e pelo menos parcialmente circundando a periferia da primeira luva.

[0009] A descrição também provê uma junta de tensão enluvada para um tubo de tração em uma estrutura flutuante fora da costa, possuindo o tubo de tração uma extremidade disposta abaixo da estrutura fora da costa e possuindo um diâmetro externo e um diâmetro interno definindo uma passagem para um tubo ascendente de catenária no mesmo, e compreendendo o conjunto de junta de tensão enluvada: uma luva disposta ao redor do comprimento do tubo de tração, possuindo a luva um diâmetro externo e um diâmetro interno e o diâmetro externo do tubo de tração definindo um vão anular entre as mesmas, sendo a luva acoplada com a estrutura fora da costa. [00010] A descrição provê ainda um conjunto de junta de tensão enluvada para um tubo de tração em uma estrutura flutuante fora da costa compreendendo: um segmento intermediário de junta de tensão possuindo um diâmetro externo e um diâmetro interno, definindo uma passagem para um tubo ascendente de catenária nos mesmos, sendo o segmento intermediário da junta de tensão acoplado com um ou mais segmentos do tubo de tração; possuindo o tubo de tração uma extremidade disposta abaixo da estrutura fora da costa, e uma primeira luva disposta ao redor do segmento intermediário da junta de tensão; possuindo a primeira luva um diâmetro externo e um diâmetro interno, definindo o diâmetro interno da luva e o diâmetro externo do segmento intermediário da junta de tensão um primeiro vão anular entre os mesmos.

Breve Descrição Das Várias Vistas Dos Desenhos [00011] A Figura 1 é uma junta de tubo de tração esquemática e exemplificativa da técnica anterior.

[00012] A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada, para um tubo de tração instalado em uma estrutura flutuante fora da costa, como, por exemplo, uma vergôntea.

[00013] A Figura 3 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma luva.

[00014] A Figura 3A é um diagrama esquemático de uma vista lateral de um tubo de tração sem luva, da Figura 3.

[00015] A Figura 4 é um diagrama esquemático de um detalhe de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma luva, da Figura 3.

[00016] A Figura 5 é um diagrama esquemático de um detalhe de uma vista lateral ilustrando a solda entre uma junta do tubo de tração, um anel de ligação e uma luva, da Figura 3.

[00017] A Figura 6 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando outro modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração, com uma pluralidade de luvas.

[00018] A Figura 6 A é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um tubo de tração sem a luva, da Figura 6.

[00019] A Figura 7 é um diagrama esquemático de um detalhe de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma pluralidade de luvas, da Figura 6.

[00020] A Figura 8 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando outro modo de realização exemplificativo de uma junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma ligação de forjamento.

[00021] A Figura 9 é um diagrama esquemático de um detalhe de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma ligação de forjamento, da Figura 8.

[00022] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de uma extremidade da ligação de foijamento da Figura 9.

Descrição Detalhada [00023] As figuras acima descritas e a descrição abaixo, por escrito, das estruturas específicas e das funções não são apresentadas para limitar o escopo da invenção. Ao contrário, as figuras e a descrição por escrito são providas para ensinar qualquer indivíduo capacitado na técnica como fazer e utilizar as invenções para as quais é buscada a proteção da patente. Aqueles que são especialistas na técnica vão observar que nem todos os aspectos de um modo de realização comercial das invenções são descritos ou mostrados por razões de clareza e compreensão. Os indivíduos especializados na técnica vão também observar que o desenvolvimento de um modo de realização, de fato, comercial, incorporando aspectos da presente descrição vai requerer várias decisões específicas quanto à implementação, para alcançar o objetivo último do criador para um modo de realização comercial. Tais decisões específicas quanto à implementação podem incluir, e, da mesma forma, não estão limitadas ao cumprimento das restrições relativas ao sistema, relativas ao negócio, relativas ao governo, e, outras limitações; as quais podem variar segundo a implementação específica, o local e ao longo do tempo. Embora os esforços do criador possam ser complexos e possam consumir tempo; em um sentido absoluto, estes esforços, entretanto, seriam uma rotina a ser adotada pelos especialistas na técnica que desfrutem do benefício desta descrição. Deve-se entender que as invenções aqui divulgadas e ensinadas podem sofrer varias e numerosas modificações e assumir formas alternativas. A utilização de um termo no singular, como, por exemplo, mas não limitado a, “um” não pretende limitar o número de itens. Além disto, a utilização de termos relacionais, como, por exemplo, mas não limitados a “cima”, “baixo”, “esquerda”, “direita”, “superior”, “inferior”, “para baixo”, “para cima”, “lateral” e termos assemelhados são utilizados na descrição por escrito para clareza em referência específica às Figuras e não pretendem limitar o escopo da invenção ou das reivindicações anexas. Quando apropriado, alguns dos elementos receberam uma especificação com um “a” ou “b” para designar um lado do sistema ou o outro. Ao se referir genericamente a estes elementos é utibzado o número sem a letra. Além do mais, estas designações não limitam o número de elementos que pode ser utilizado para aquela função.

[00024] De modo geral, a presente descrição provê um projeto aprimorado para uma junta de tensão para um tubo de tração e para o gerenciamento das tensões associados com o tubo de tração em um tubo ascendente de catenária, para uma estrutura flutuante fora da costa. O novo projeto resulta em uma junta de tensão de tubo de tração com pelo menos uma luva acoplada ao tubo de tração, possuindo um vão anular entre a periferia externa do tubo de tração e a periferia interna da luva, com pelo menos um espaçador para a conexão disposto entre as mesmas. Para modos de realização que possuem uma pluralidade de luvas, uma primeira luva pode ser espaçada por um primeiro vão anular do tubo de tração e acoplada com o mesmo com um primeiro anel de ligação, entre o tubo de tração e a primeira luva, e, uma segunda luva pode ser espaçada por um segundo vão anular da primeira luva e acoplada com a mesma com um segundo anel de ligação entre a primeira luva e a segunda luva. As conexões soldadas entre as juntas de tubo de tração podem ficar longitudinalmente espaçadas, distais da luva acoplada com o tubo de tração, para minimizar as tensões sobre a conexão soldada. Além do mais, uma guia de luva, acoplada com a estrutura fora da costa e adaptada para acoplar com o tubo de tração e para ser montada à estrutura fora da costa pode ser longitudinalmente desviada, em uma distância, do anel de ligação e suas conexões entre o tubo de tração e a luva. O projeto aumenta uma seção do módulo da junta de tensão do tubo de tração, quando comparado com os esforços anteriores, na região da guia da luva, pela colocação de pelo menos uma luva no tubo de tração e pela colocação de uma solda circunferencial nas juntas de tubo de tração adjacentes, em uma zona de tensão mais baixa do que a dos esforços anteriores. O projeto pode ser ajustado a diferentes critérios de desempenho, pela modificação da localização das soldas circunferenciais, do comprimento da luva, dos diâmetros externo e interno da luva, do número de luvas, dos espaçadores entre a luva e o tubo de tração e entre as múltiplas luvas, se existirem, e por quaisquer outras modificações. Estas modificações podem ser realizadas no canteiro de fabricação da estrutura fora da costa e independentemente de forjas e de esforços de pré-fabricação em locais especializados.

[00025] A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um conjunto de junta de tensão enluvada para um tubo de tração instalado em uma estrutura flutuante fora da costa, como por exemplo, uma vergôntea. O tubo de tração 1 é acoplado com a estrutura fora da costa 35, por exemplo, em um suporte superior 2. O fundo 3 do tubo de tração 1 é geralmente direcionado para baixo, a partir da estrutura fora da costa 35 na direção do fundo do mar 54 e a extremidade é sinalizada aberta, para inserir e guiar um Tubo ascendente de catenária de Aço 4 (SCR), a partir do fundo do mar para dentro do tubo de tração 1. O tubo de tração 1 é mantido na proximidade da estrutura fora da costa 35, por exemplo, na proximidade de um tanque macio 5, por uma guia de luva 6, também denominada “guia de lançamento”. A guia de lançamento 6 se estende lateralmente para fora, a partir de estrutura fora da costa 35, para prover uma transição em um ângulo em forma de catenária com o SCR 4, quando o SCR se aproxima do acoplamento com a estrutura fora da costa 35. A junta de tensão enluvada do tubo de tração 40, em geral, inclui pelo menos uma luva 7, que circunda um comprimento do tudo de tração 1, dentro da guia de lançamento 6, onde a luva 7 é mantida em uma posição por um anel de ligação (descrito abaixo), em relação ao tubo de tração 1, para formar um vão anular entre o tubo de tração 1 e a luva 7. Em pelo menos um modo de realização, o conjunto de junta de tensão enluvada do tubo de tração 40 pode incluir um segmento de um tubo de tração 1 que é soldado ou, por outro lado, acoplado com a luva 7 e com o anel de ligação para formar o conjunto.

[00026] A Figura 3 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo do conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração. A Figura 3A é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um tubo de tração sem a luva da Figura 3. As figuras serão descritas em conjunto uma com a outra. O tubo de tração 1 pode incluir uma pluralidade de segmentos, como, por exemplo, o segmento 8 de baixo do tubo de tração, um segmento intermediário 9 da junta de tensão, e um segmento de cima 10 do tubo de tração. Outros segmentos do tubo de tração 45, 46 podem ser acoplados com o segmento do tubo de tração 8, como, por exemplo, pelas soldagens 45’, 46’, respectivamente, para estender o comprimento do tubo de tração 1. O segmento 8 de baixo é disposto na direção do fundo 3 do tubo de tração 1. O segmento 8 de baixo pode ser soldado ao segmento intermediário 9 por uma soldagem de ranhura 8’. O segmento superior e a extremidade oposta do segmento intermediário 9 podem ser soldados ao segmento de cima 10 por outra soldagem de ranhura 9’. A extremidade superior do tubo de tração 1 pode ser acoplada com a estrutura fora da costa, por exemplo, no suporte superior 2. Uma luva 12 circunda um comprimento do segmento intermediário 9 e forma um conjunto de junta de tensão enluvada para o tubo de tração 40. Um anel de ligação 11 pode ser soldado entre o segmento intermediário 9 e a luva 12 para manter um vão anular entre os mesmos, em um local do anel de ligação. O conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração 40 é mantido em relação à estrutura fora da costa 2 por uma guia relativamente estacionária 6, disposta adjacente à luva 12 e o segmento intermediário 9 dentro da luva.

[00027] Em pelo menos um modo de realização a luva 12 possui um comprimento “S” que é maior do que o comprimento “M” do segmento intermediário 9. Desta forma, as extremidades da luva 12 se estendem além das extremidades do segmento intermediário 9 e das soldagens de ranhura 8’, 9’, até as juntas adjacentes 8, 10, respectivamente.

[00028] A guia de lançamento 6 pode funcionar como ponto de pivotagem “A” para a luva 12, circundando o segmento intermediário 9 da junta de tensão, quando o tubo de tração 1 se curva de uma forma catenária. Entretanto, a luva 12 pode difundir a tensão no segmento intermediário 9 da junta de tensão, quando o segmento intermediário se curva a partir da tensão. Por exemplo, quando o segmento intermediário se curva o suficiente para tocar a parede interna no segmento intermediário distai do anel de ligação 11, o segmento intermediário pode restringir a curvatura, e desta forma, a tensão sobre o tubo de tração. Além disto, a forma de localização das soldagens pode ser modificada, de forma que uma tensão menor, a partir da curvatura do tubo de tração, é aplicada às soldagens. O segmento intermediário, possuindo um comprimento “M” com uma guia 6 aproximadamente a meio caminho ao longo do comprimento “M”, resulta em uma soldagem 8’, espaçada por cerca de Vi M do ponto de pivotagem A (com um correspondente comprimento de Vi M para a soldagem 9’).

[00029] Embora este comprimento de x/2 M para a soldagem 8’ possa, na realidade, reduzir mais a distância do ponto de pivotagem A do que o comprimento de Ά L, até a soldagem B, mostrado na Figura 1, a tensão sobre a soldagem 8’ é restrita pela luva 12. Além do mais, a soldagem seguinte 45’, que pode estar além da luva 12, é espaçada por um comprimento de x/i M, somado a um comprimento adicional L, resultando em uma soldagem 45’ que fica mais afastada do ponto de pivotagem A, em uma tensão menor do que a da soldagem B no comprimento do Vi L na Figura 1. Em resumo, a localização da soldagem B na Figura 1 pode ser evitada no projeto da invenção mostrado na Figura 3.

[00030] Para um tubo de tração exemplificativo de 40 pés (12 metros) de comprimento L, a posição de Vi L, de 20 pés (6 metros) para a soldagem B é mostrada na Figura 1. Por outro lado, o segmento intermediário 9, mostrado na Figura 3, possui um comprimento M de cerca de 20 pés (6 metros); então, a soldagem 8’ na posição de V2 M é de cerca de 10 pés (6 metros) a partir do ponto de pivotagem A. A luva 12, com um comprimento S pode se sobrepor às extremidades da porção intermediária do comprimento M e/ou restringir a tensão sobre o tubo de tração 1 na soldagem 8’. Além do mais, para um comprimento padrão L de 40 pés (12 metros) para a junta do tubo de tração 8, a soldagem 45’entre as juntas do tubo de tração 8, 45 está posicionada nos 40 pés (12 metros) adicionais a partir do ponto de pivotagem A. Desta forma, a soldagem 45’ é posicionada a uma distância total de cerca de 50 pés (15 metros) a partir do ponto de pivotagem A. Uma vez que a soldagem 45’ está localizada em uma posição de nível de tensão menor, quando comparada com a posição da soldagem B em cerca de 20 pés (6 metros) a partir do ponto de pivotagem A, a vida da fadiga da soldagem 45’ pode ser controlada. O novo projeto permite que seja criada uma junta de tensão de tubo de tração mais eficiente, menos cara e fabricada no local, e, que é utilizada com componentes e processos de soldagem mais padronizados e menos caros.

[00031] A Figura 4 é um diagrama esquemático de um detalhe de uma vista lateral ilustrado um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada para tubo de tração com uma luva da Figura 3. A Figura 5 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando uma soldagem entre uma junta de tubo de tração, um anel de ligação e uma luva da Figura 3. As figuras serão descritas em conjunto uma com a outra. Um anel de ligação 11 pode ser soldado em uma superfície externa de um segmento intermediário 9 na soldagem 15. O diâmetro interno do anel de ligação 11 pode ser o mesmo que o diâmetro externo do segmento intermediário 9 (sujeito a esclarecimentos, quanto à instalação, sobre o diâmetro externo e assim por diante, para a interface, assim como para outras interfaces aqui). Um primeiro segmento 13 da luva 12 pode ser soldado ao anel de ligação 11, por uma soldagem 16. Um segundo segmento 14 da luva 12 pode ser soldado ao anel de ligação 11 por uma soldagem 17, distai do primeiro segmento 13 relativo ao anel de ligação 11.0 diâmetro externo do anel de ligação 11 pode ser o mesmo diâmetro externo dos segmentos 13 e 14 da luva 12. A periferia externa, como o diâmetro externo, do segmento intermediário 9, e a periferia interna, como o diâmetro interno da luva 12, definem um vão anular 34 entre o segmento intermediário 9 e a luva 12. O anel de ligação 11 pode ser acoplado com o segmento 9, em um desvio longitudinal “O”, a partir do ponto de pivotagem A da guia 6. Além disto, a guia 6 pode possuir uma forma elíptica ou outra forma de contorno interno, tal como, por exemplo, a mostrada na Figura 4.

[00032] Um espaçador 18, como, por exemplo, um calço de separação, pode ser inserido no segmento 13 da luva 12 e soldado ao segmento 13, ou, por outro lado, acoplado ao mesmo. Outro espaçador 19, como, por exemplo, um calço de separação pode ser inserido no segmento 14 da luva 12 e acoplado ao segmento 14. Os calços de separação são espaçadores ilustrativos que podem manter o vão anular 34, entre os segmentos do tubo de tração e a luva 12, nas extremidades da luva 12. Outros tipos e outras quantidades de espaçadores podem ser utilizados. Os espaçadores podem modificar o nível de tensão no tubo de tração, criando um ponto de inflexão diferente para a curvatura da seção do tubo de tração nos espaçadores. Os espaçadores podem ser evitados se necessário.

[00033] A Figura 6 é um diagrama esquemático de uma vista lateral, ilustrando outro modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração com uma pluralidade de luvas. A Figura 6A é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um tubo de tração enluvado da Figura 6. As figuras serão descritas em conjunto uma com a outra. O tubo de tração 1 pode incluir uma pluralidade de segmentos, como, por exemplo, o segmento de baixo8 do tubo de tração, um segmento intermediário de junta de tensão 9, e um segmento de cima do tubo de tração 10. Outros segmentos de tubo de tração 45, 46 podem ser acoplados com os segmentos do tubo de tração 8, 10, por exemplo, pelas soldagens 45’, 46’, respectivamente, para estender o comprimento do tubo de tração. O segmento de baixo 8 está disposto na direção do fundo 3 do tubo de tração 1. O segmento de baixo 8 pode ser soldado ao segmento intermediário 9 por uma soldagem de ranhura 8’. As extremidades superior e oposta do segmento intermediário 9 podem ser soldadas ao segmento de cima 10 por outra soldagem de ranhura 9’. A extremidade de cima do tubo de tração 1 pode ser acoplada com a estrutura fora da costa, por exemplo, em um suporte superior 2. Uma primeira luva 12 circunda um comprimento do segmento intermediário 9 do tubo de tração 1 e uma segunda luva 20 circunda um comprimento da primeira luva 12. Um anel de ligação 11 pode ser soldado entre o segmento intermediário 9 e a luva 12, para manter um vão anular entre os mesmos, em um local do anel de ligação 11. Anéis de ligação 24, 25 podem ser soldados entre a luva 12 e a luva 20 para manter um vão anular entre os mesmos, nos locais dos anéis de ligação 24, 25. O conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração 40 é mantido em relação à estrutura fora da costa 2, por uma guia 6, disposta adjacente à luva 20.

[00034] A Figura 7 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão de tubo de tração com uma pluralidade de luvas, da Figura 6. Um anel e ligação 11 pode ser soldado na superfície externa do segmento intermediário 9. O diâmetro interno do anel de ligação 11 pode ser o mesmo diâmetro externo do segmento intermediário 9 do tubo de tração 1. Um primeiro segmento 13 da luva 12 pode ser soldado ao anel de ligação 11. Um segundo segmento 14 pode ser soldado ao anel de ligação 11, oposto ao local do primeiro segmento 13, em relação ao anel de ligação 11.0 diâmetro externo do anel de ligação 11 pode ser o mesmo que o diâmetro externo dos segmentos 13 e 14 da luva 12. A periferia externa, como o diâmetro externo do segmento intermediário 9, e, a periferia interna, como o diâmetro interno na luva 12, definem um vão anular 34 entre o segmento intermediário 9 e a luva 12. Um espaçador 18 pode ser inserido no segmento 13 da luva 12 e soldado ao segmento 13. Outro espaçador 19 pode ser inserido no segmento 14 da luva 12 e soldado ao segmento 14.

[00035] Um primeiro anel de ligação 24 para a segunda luva 20 pode ser soldado em uma superfície externa do segmento 13 da primeira luva 12. O primeiro anel de ligação 24 da segunda luva 20 é, geralmente, longitudinalmente desviado do primeiro anel de ligação 11, por um desvio “R”. Um primeiro segmento 21 da luva 20 pode ser soldado ao anel de ligação 24. Um segundo anel de ligação 25 pode ser soldado na superfície externa do segmento 14 da primeira luva 12, na extremidade oposta do primeiro segmento 21, relativo ao primeiro anel de ligação 24. O segundo anel de ligação 25 pode também ser soldado ao primeiro segmento 21. Um segundo segmento 22 da segunda luva 20 pode ser soldado ao anel de ligação 24, em um lado oposto do anel de ligação24, em relação ao primeiro segmento 21. Um terceiro segmento 23 da luva 20 pode ser soldado ao anel de ligação 25, em um lado oposto do anel de ligação 25, em relação ao primeiro segmento 21. O diâmetro interno dos anéis de ligação 24 e 25 podem ser os mesmos diâmetros externos dos segmentos 21, 22 e 23 da luva 20. A periferia externa, como um diâmetro externo da luva 12, e a periferia interna, como o diâmetro interno da luva 20 definem um vão anular 36, entre a luva 12 e a luva 20. Um espaçador 26 pode ser inserido no segmento 22 da luva 20 e soldado. Outro espaçador 27 pode ser inserido no segmento 23 da luva 20 e soldado ao segmento 23.

[00036] A Figura 8 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando outro modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração com uma ligação de forjamento. O tubo de tração 1 pode incluir uma pluralidade de segmentos, como por exemplo, o segmento de baixo do tubo de tração 8 e um segmento de cima do tubo de tração 10, ambos os segmentos cooperando com um segmento intermediário interno 42 de uma ligação de foijamento 28, para formar uma passagem, através do tubo de tração, para o tubo ascendente 4. Outros segmentos de tubo de tração 45, 46 podem ser acoplados com os segmentos de tubo de tração 8, 10, por exemplo, por soldagens 45’, 46’, respectivamente, para estender o comprimento do tudo de tração. O segmento de baixo 8 é disposto na direção do fundo do tubo de tração. O segmento de baixo 8 pode ser soldado ao segmento interno intermediário 42 por uma soldagem de ranhura 8’. As extremidades de cima e oposta do segmento interno intermediário 42 podem ser soldadas ao segmento de cima 10, por outra soldagem de ranhura 9’. A extremidade de cima do tubo de tração 1 pode ser acoplada com a estrutura fora da costa, por exemplo no suporte superior 2. A luva 41 pode circundar um comprimento do segmento interno intermediário 42 e incorporar um segmento da luva de ligação de foijamento 28, abaixo descrita. O conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração 40 é mantido em relação à estrutura fora da costa 2, por uma guia 6 disposta adjacente à luva 28.

[00037] A Figura 9 é um diagrama esquemático de uma vista lateral ilustrando um modo de realização exemplificativo de um conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração, com uma ligação de forjamento, da Figura 8. A Figura 10 é uma vista de uma extremidade, em perspectiva, da ligação de forjamento da Figura 9. As figuras serão descritas em conjunto uma com a outra. Neste modo de realização o conjunto de junta de tensão enluvada de tubo de tração 40 inclui uma ligação de forjamento 28, que provê as características de uma luva combinadas com as características de um segmento intermediário de junta de tensão, ambas descritas acima nas figuras anteriores. A ligação de forjamento 28 inclui um primeiro segmento externo 29 e um segmento interno intermediário 42. O segmento interno intermediário 42 inclui uma passagem longitudinal 39 limitada por uma parede periférica. O segmento interno intermediário 42 é dimensionado para ser acoplado, por exemplo, soldado, com componentes de um tubo de tração em cada extremidade do segmento intermediário 42. Especificamente, o segmento intermediário 42 pode ser soldado na soldagem 8’, com um segmento de baixo do tubo de tração 8, em uma primeira extremidade 42A do segmento intermediário 42. O segmento intermediário 42 pode ser soldado, em uma soldagem 9’, com um segmento de tubo de tração 10, em uma segunda extremidade 42B do segmento intermediário 29.

[00038] O primeiro segmento externo 29 circunda pelo menos uma porção do segmento interno intermediário 42 e define um vão anular 37 entre os mesmos. Um anel de ligação 38, formado entre o primeiro segmento 29 e o segmento interno intermediário 42, pode ajudar a manter o vão 37. De modo geral, com a ligação de foijamento 28, o anel de ligação 38 é integralmente forjado no local e separa o vão anular 37 em duas porções de vão anular 37A e 37B. Além disto, um segundo segmento 30 pode ser soldado a uma primeira extremidade 29A de um primeiro segmento 29. Um terceiro segmento 31 pode ser soldado a uma segunda extremidade 29B do primeiro segmento 29. Um ou mais segmentos 29, 30 e 31 podem formar uma luva 41, que circunda um comprimento do segmento interno intermediário 42. Um espaçador 32 pode ser inserido no segmento 30 e soldado ao mesmo. Outro espaçador 33 pode ser inserido no segmento 31 e soldado ao mesmo.

[00039] Outros modos de realização adicionais utilizando um ou mais aspectos das invenções acima descritas podem ser vislumbrados sem que se afaste do espírito da invenção divulgada. Por exemplo, mas não se limitando a, os tubos de tração, as luvas e os componentes dos mesmos podem ser redondos, ou podem possuir outras formas geométricas; de forma que a utilização do termo “diâmetro” deve ser interpretada de uma forma ampla, para significar uma periferia interna ou externa, conforme for o caso, que pode ou não ser redonda. Os modos de realização foram descritos de modo genérico em termos de soldagem, uma vez que o estado geral da técnica leva à soldagem; porém, a invenção não está limitada à soldagem e pode incluir qualquer forma adequada de acoplamento, tais como, grampeamento, rejuntamento, aperto e outros meios de acoplamento, como os descritos, adicionalmente, abaixo. Além disto, vários métodos e modos de realização do sistema podem ser incluídos, em combinação uns com os outros, para produzir variantes dos métodos e dos modos de realização divulgados. A discussão de elementos singulares pode incluir elementos plurais e vice-versa. As referências a pelo menos um item, seguidas pela referência a um item, podem incluir um ou mais itens. Além disto, vários aspectos dos modos de realização podem ser utilizados em conjunto uns com os outros para alcançar os objetivos estabelecidos na descrição. A menos que o contexto exija em contrário, a palavra “compreende” ou as variações da mesma, tais como “compreende” ou “compreendendo” devem ser entendidas como implicando a inclusão de pelo menos um elemento estabelecido ou etapa, ou grupo de elementos ou de etapas, ou equivalentes dos mesmos; e, não, a exclusão de uma maior quantidade numérica ou de qualquer outro elemento, ou etapa, ou grupo de elementos e de etapas, ou os equivalentes dos mesmos. O dispositivo ou sistema podem ser utilizados em várias direções e orientações. O termo “acoplado”, “acoplamento”, “acoplador” e termos semelhantes são aqui utilizados de uma forma ampla, e, podem incluir quaisquer métodos ou dispositivos que prendam, que unam, que colem, que apertem, que afixem, que juntem, que insiram no mesmo, formando no mesmo, comunicando, ou, ainda, associando, por exemplo, mecânica, magnética, elétrica, química, operacional, direta ou indiretamente, com elementos intermediários, uma ou mais peças de membros juntas, e, pode ainda incluir, sem limitações, a formação integrada de um membro funcional junto com outro, de forma unificada. O acoplamento pode ocorrer em qualquer direção, inclusive de modo rotatório.

[00040] A ordem das etapas pode ocorrer em uma variedade de sequências, a menos que seja especificamente limitada. As várias etapas aqui descritas podem ser combinadas com outras etapas, intercaladas com as etapas estabelecidas e/ou divididas em múltiplas etapas. De modo similar, os elementos foram descritos funcionalmente e podem ser incorporados a componentes separados, ou, podem ser combinados em componentes que possuam múltiplas funções.

[00041] As invenções foram descritas no contexto de modos de realização preferenciais e outros, e, nem todos os modos de realização da invenção foram descritos. Modificações e alterações óbvias dos modos de realização descritos são disponibilizadas para os especialistas ordinários na técnica. Os modos de realização divulgados e os não divulgados não pretendem limitar ou restringir o escopo ou a aplicabilidade da invenção concebida pelo Solicitante; ao contrário, de acordo com a legislação de patentes, o Solicitante pretende proteger integralmente todas as modificações e melhorias que caiam dentro do escopo ou da faixa de equivalência das reivindicações que se seguem. S2 REIVINDICAÇÕES

Claims (19)

1. Sistema para suportar um tubo ascendente de catenária (4) acoplado a uma estrutura fora da costa (35), compreendendo: um tubo de tração (1) tendo uma extremidade disposta abaixo da estrutura fora da costa (35) e uma porção superior distante da tal uma extremidade acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) em uma primeira localização, o tubo de tração (1) tendo um ou mais segmentos; um segmento intermediário de junta de tensão (9) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno definindo uma passagem para o tubo ascendente de catenária (4) no mesmo, o segmento intermediário de junta de tensão (9) sendo acoplado a um ou mais segmentos do tubo de tração; uma primeira luva (12) disposta ao redor de um comprimento do segmento intermediário de junta de tensão (9), a primeira luva (12) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno da luva e o diâmetro externo do segmento intermediário de junta de tensão (9) definindo um primeiro vão anular (34) entre os mesmos; e uma guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35) em uma segunda localização diferente da primeira localização e pelo menos parcialmente, circundando uma periferia da primeira luva (12), caracterizado pelo fato de que a combinação da porção do tubo de tração acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) na primeira localização e da guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35) na segunda localização mantém a posição do tubo de tração (1) em relação à estrutura fora da costa (35) nas tais localizações durante a utilização.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira luva (12) tem um comprimento maior do que o segmento intermediário de junta de tensão (9) para se estender além de uma localização na qual o segmento intermediário de junta de tensão (9) é acoplado ao um ou mais segmentos de tubo de tração (1).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira luva (12) é deslizavelmente acoplada à estrutura fora da costa (35) através da guia de luva (6).

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreender adicionalmente uma segunda luva (20) disposta ao redor de um comprimento da primeira luva (12), a segunda luva (20) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno de luva da segunda luva (20) e o diâmetro externo da primeira luva (12) definindo um segundo vão anular entre as mesmas.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um primeiro anel de ligação acoplado entre a primeira luva (12) e o segmento intermediário de junta de tensão (9).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um segundo anel de ligação acoplado entre a segunda luva (20) e a primeira luva (12).

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um espaçador próximo a uma extremidade da primeira luva (12) e acoplado entre a primeira luva (12) e um ou mais segmentos do tubo de tração.

8. Conjunto de junta de tensão com luva para tubo de tração, para um tubo de tração (1) sobre uma estrutura fora da costa (35) flutuante, onde o tubo de tração (1) tem uma extremidade disposta abaixo da estrutura fora da costa (35) e uma porção superior distante da tal uma extremidade acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) em uma primeira localização e tem um diâmetro externo e um diâmetro interno definindo passagem para um tubo ascendente de catenária (4), o conjunto de junta de tensão com luva para tubo de tração (1) compreendendo: uma guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35); uma luva acoplada ao tubo de tração (1), a luva tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno da luva e o diâmetro externo do tubo de tração (1) definindo um vão anular entre eles, a luva sendo acoplada à estrutura fora da costa (35) em uma segunda localização diferente da primeira localização, caracterizado pelo fato de que a combinação da porção do tubo de tração acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) na primeira localização e da guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35) na segunda localização mantém a posição do tubo de tração (1) em relação à estrutura fora da costa (35) nas tais localizações durante a utilização.

9. Conjunto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma segunda luva (20) disposta ao redor de um comprimento da primeira luva (12), a segunda luva (20) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno da luva da segunda luva (20) e o diâmetro externo da primeira luva (12) definindo um segundo vão anular entre as mesmas.

10. Conjunto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o tubo de tração (1) compreende uma pluralidade de segmentos de tubo de tração (1) acoplados um ao outro e a luva tem um comprimento maior do que pelo menos um segmento de tubo de tração (1) circundado pela luva, de modo que extremidades da luva se estendam além do acoplamento sobre cada extremidade do segmento de tubo de tração (1) circundado com segmentos de tubo de tração (1) adjacentes.

11. Conjunto de junta de tensão com luva para tubo de tração, para um tubo de tração (1) sobre uma estrutura fora da costa (35) flutuante, compreendendo: uma guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35); um segmento intermediário de junta de tensão (9) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno definindo uma passagem para um tubo ascendente de catenária (4) na mesma, o segmento intermediário de junta de tensão (9) acoplado de maneira rígida a um ou mais segmentos do tubo de tração, o tubo de tração (1) tendo uma extremidade disposta abaixo da estrutura fora da costa (35) e uma porção superior distante da tal uma extremidade acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) em uma primeira localização; e uma primeira luva (12) acoplada ao segmento intermediário de junta de tensão (9), a primeira luva (12) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno da luva e o diâmetro externo do segmento intermediário de junta de tensão (9) definindo um primeiro vão anular (34) entre os mesmos, a luva sendo acoplada à estrutura fora da costa (35) em uma segunda localização diferente da primeira localização, caracterizado pelo fato de que a combinação da porção do tubo de tração acoplada de maneira fixa à estrutura fora da costa (35) na primeira localização e da guia de luva (6) acoplada à estrutura fora da costa (35) na segunda localização mantém a posição do tubo de tração (1) em relação à estrutura fora da costa (35) nas tais localizações durante a utilização.

12. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a primeira luva (12) tem um comprimento maior do que o segmento intermediário de junta de tensão (9) para se estender além do acoplamento de um ou mais segmentos de tubo de tração (1) com extremidades do segmento intermediário de junta de tensão (9).

13. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma segunda luva (20) disposta ao redor de um comprimento da primeira luva (12), a segunda luva (20) tendo um diâmetro externo e um diâmetro interno, o diâmetro interno da luva da segunda luva (20) e o diâmetro externo da primeira luva (12) definindo um segundo vão anular entre as mesmas.

14. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o tubo ascendente de catenária (4), o tubo ascendente de catenária (4) se estendendo de baixo da estrutura fora da costa (35) flutuante e para cima através do tubo de tração (1), e sendo acoplado à estrutura fora da costa (35).

15. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um anel de ligação acoplado entre primeira luva (12) e o segmento intermediário de junta de tensão (9).

16. Conjunto de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um anel de ligação acoplado entre a segunda luva (20) e a primeira luva (12).

17. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a primeira luva (12) e o segmento intermediário de junta de tensão (9) compreender uma ligação de foijamento.

18. Conjunto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um espaçador próximo a uma extremidade da primeira luva (12) e acoplado entre a primeira luva (12) e um ou mais segmentos de tubo de tração (1).

19. Conjunto de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira luva (12) é deslizavelmente acoplada à estrutura fora da costa (35).