BR112012008200B1 - ferramenta para um dispositivo de conexão horizontal - Google Patents
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Abstract
ferramenta para um dispositivo de conexão horizontal. a presente invenção está correlacionada a uma ferramenta para abaixamento, alternativamente, posterior recuperação de uma extremidade de tubulação, a qual é provida de uma parte de conexão (2), projetada para acoplamento e conexão com uma primeira parte de conexão (1) no fundo do mar. a ferramenta é de tal modo disposta que a ferramenta (20) pode ser trazida para a superfície para nova reutilização. a ferramenta (20) compreende uma estrutura central de levantamento (30), uma parte guia (40) que forma uma extensão da estrutura de levantamento (30) e uma forquilha de levantamento (50), cuja ferramenta (20) inclui mecanismos de agarramento (32,33,35) que, em uma situação, são acionáveis para parcialmente envolver e reter a extremidade de tubulação (e2) e, numa segunda situação, os mecanismos de agarramento são liberávesi, de modo a liberar a extremidade de tubulação (e 2) da estrutura de levantamento (30).
Description
“FERRAMENTA PARA UM DISPOSITIVO DE CONEXÃO HORIZONTAL [001]A presente invenção está correlacionada a uma ferramenta para abaixamento, alternativamente, posterior recuperação de uma tubulação e provida de uma parte de conexão projetada acoplamento “horizontal e conexão com uma primeira parte de conexão no fundo do mar, e disposta de tal modo que a dita ferramenta pode ser trazida para a superfície para nova utilização.
[002] A ferramenta, especificamente, é desenvolvida com a previsão de implementar no fundo do mar um dispositivo de conexão do tipo descrito no Pedido de Patente da Noruega NO 2009/3107, tendo o mesmo depositante e inventor que o do presente Pedido de Patente. Portanto, no presente contexto, é dada referência a esse Pedido de Patente.
[003]Na presente descrição, um “dispositivo de conexão horizontal tem o significado de que as partes de conexão são acopladas numa direção substancialmente horizontal.
[004]Nas estruturas submarinas, por exemplo, estruturas de manifold e válvulas, que são implementadas no fundo do mar, a tubulação é normalmente disposta nas mesmas, tendo uma ou mais tubulações que terminam em substitutos de tubulação abertos ou entradas, formando um ponto de conexão. Cada ponto de conexão inclui uma parte de conexão estacionária. O termo “estacionário, no presente contexto, significa relativo à estrutura submarina. O ponto de conexão é posteriormente usado para conexão a uma tubulação externa.
[005]Existem dois princípios para os dispositivos de conexão, tanto vertical, como horizontal. Para um dispositivo de conexão horizontal, o ponto de conexão se projeta horizontalmente para fora da estrutura. No Mar do Norte, essa solução quase tem controle de mercado. Em outros locais, como, por exemplo, o Golfo do México, a solução vertical é a mais comumente usada.
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2/21 [006]Um exemplo de um dispositivo de conexão vertical é mostrado no documento de patente da Noruega, NO 2009 2880.
[007]Deve ser mencionado que, a princípio, existem três diferentes formas (ou atualmente, duas) para conexões externas para uma estrutura:
- Conexão direta entre duas estruturas.
[008] Nesse caso, uma tubulação rígida tendo uma parte de conexão móvel em cada extremidade será normalmente usada. Isso, normalmente, é chamado de tubo de ponte. O tubo de ponte será fabricado com base na medição da posição relativa de dois pontos de conexão.
- Conexão entre a extremidade de uma tubulação (tubulação rígida) e uma estrutura.
[009] Praticamente, é quase impossível (pelo menos, bastante difícil) se conectar uma linha de tubulação rígida diretamente a uma estrutura previamente instalada no fundo do mar. Assim, um pedaço intermediário de tubulação, freqüentemente chamado de carretei é provido entre a linha de tubulação e a estrutura. A fim de ser possível conectar o carretel com a tubulação, a tubulação será soldada diretamente a uma pequena estrutura, incluindo um ponto de conexão. Um carretel, a princípio, é como o tubo de ponte descrito acima.
- Conexão direta de uma tubulação flexível ou umbilical a uma estrutura.
[010] Em alguns casos, essa é a conexão escolhida para uso dos chamados tubos flexíveis, ao invés de tubulações rígidas de aço. Essas tubulações podem ser comparadas com uma grande mangueira de jardim. Assim, não se faz necessário um carretel ou tubo de ponte entre a extremidade da tubulação e a estrutura. A tubulação é de tal modo flexível que pode se dispor de uma parte conectora móvel bem na extremidade da tubulação, conectando-se esta diretamente à parte fixa do conector na estrutura. Então, não se faz necessário fazer
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3/21 medições precisas da posição no ponto de conexão na estrutura.
[011]A este último princípio é que o presente Pedido de Patente está correlacionado.
[012] A ferramenta apresenta diversos componentes principais, sendo de tal modo projetada em uma modalidade que cada componente principal se apresenta na forma de um módulo substituível. A ferramenta pode ser usada para instalar uma primeira e uma segunda extremidade de uma tubulação flexível, mesmo após terem sido feitas algumas modificações na ferramenta. Os problemas a serem tratados podem ser um pouco diferentes, quando a primeira extremidade é para ser disposta a partir de uma embarcação de superfície, descendo para o fundo do mar, se comparado com a instalação da segunda extremidade.
[013] De acordo com a presente invenção, é provida uma ferramenta do tipo descrito na presente introdução, cuja ferramenta é diferenciada pelo fato de compreender uma estrutura central de levantamento, uma parte guia formando uma extensão da estrutura de levantamento, e uma forquilha de levantamento, cuja ferramenta inclui ainda mecanismos de agarramento que, em uma situação, são acionáveis para parcialmente envolver e manter a extremidade de tubulação, e numa segunda situação, os mecanismos de agarramento são liberáveis para liberar a extremidade de tubulação da estrutura de levantamento.
[014]Em uma modalidade, os mecanismos de agarramento são liberáveis da extremidade de tubulação mediante operação (através de um Veículo Submarino Operado à Distância - ROV) de um dispositivo de acionamento, preferivelmente, acessível de cima.
[015]Preferivelmente, cada mecanismo de agarramento inclui uma garra, disposta de modo articulável na estrutura de levantamento, em que a garra é induzida pelo dito
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4/21 dispositivo de acionamento, que, por sua vez, atua contra uma superfície inclinada da garra, a fim de provocar o dito movimento de articulação.
[016]Em uma adequada modalidade, a ferramenta é montada por meio de módulos, incluindo um módulo central de estrutura de levantamento, um módulo de controle liberável do módulo de estrutura de levantamento, formando uma extensão do módulo de estrutura de levantamento, e um módulo de forquilha de levantamento liberável do módulo de estrutura de levantamento, cujo módulo de estrutura de levantamento inclui os ditos mecanismos de agarramento.
[017]O módulo de controle pode ser liberado do módulo de estrutura de levantamento por meio de um dispositivo de liberação rápida, tal como, um gancho, um pino de travamento ou um contrapino.
[018]O módulo de forquilha de levantamento, por sua vez, pode ser liberado do módulo de estrutura de levantamento por meio de um dispositivo de liberação rápida, tal como, um pino de travamento, um gancho de pressão ou um contrapino.
| [019]Deve ser observado | que | a | ferramenta | é | |
| especificamente projetada para | operar | um | dispositivo | de | |
| conexão que inclui: | |||||
| - uma primeira parte | de | conexão | que suporta | ou | |
| retém uma primeira extremidade | de | uma | primeira tubulação, | ||
| cuja primeira parte de conexão | e | primeira | tubulação | são |
projetadas para assentamento e instalação antecipada no fundo do mar, e em que a primeira parte de conexão inclui uma estrutura de controle localizada com uma distância de afastamento da extremidade de tubulação);
- uma segunda parte de conexão submersível, que suporta ou retém uma segunda extremidade de uma segunda tubulação, cuja segunda parte de conexão e segunda tubulação são projetadas para abaixamento da superfície, junto com a ferramenta na direção da primeira parte de conexão, e em que
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5/21 a segunda parte de conexão inclui o módulo de controle localizado com uma distância de afastamento da extremidade de tubulação; e
- um conector, disposto entre as partes de conexão, para conexão final entre as extremidades de tubulação.
[020]Adequadamente, o módulo de controle coopera com a strutura guia durante o movimento de abaixamento da segunda parte de conexão, e articula a segunda parte de conexão com alinhamento grosseiro da segunda extremidade de tubulação na direção da primeira extremidade de tubulação, de modo que as primeira e segunda tubulações sejam trazidas em alinhamento entre si no fundo do mar, e a primeira parte de conexão inclui uma estrutura de rampa adjacente, tendo superfícies de apoio e dispositivo guia projetados para acoplamento com superfícies e meios cooperantes na segunda parte de conexão, quando a segunda parte de conexão é avançada na direção da primeira parte de conexão, para um alinhamento fino das extremidades de tubulações.
[021] A estrutura de rampa adjacente, normalmente, é fisicamente separada da primeira parte de conexão, de modo que a segunda parte de conexão pode ser disposta sobre a estrutura de rampa, após ser feita uma operação de desconexão entre as partes de conexão, e em que a estrutura da qual a primeira parte de conexão faz parte pode ser recuperada para a superfície, quando exigido, ao mesmo tempo em que as outras partes de conexão permanecem dispostas nas respectivas estruturas de rampas no fundo do mar.
[022] O dispositivo guia da estrutura de rampa pode incluir uma parte de placa projetante, e os meios cooperantes da segunda parte de conexão incluem uma incisão, onde a parte de placa projetante e a dita incisão entram em acoplamento entre si, quando as extremidades de tubulação se aproximam, desse modo, impedindo um possível movimento de inclinação da segunda parte de conexão.
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6/21 [023]As superfícies de apoio da estrutura de rampa podem incluir superfícies tipo rampa, contra as quais atuam as superfícies cooperantes da segunda parte de conexão, desse modo, proporcionando um alinhamento fino entre as extremidades de tubulação, quando a segunda parte de conexão é avançada na direção da primeira parte de conexão.
[024]A estrutura guia pode ser uma estrutura de carcaça projetante ascendente, capaz de receber o correspondente módulo de controle disposto na segunda parte de conexão.
[025]O módulo de controle da segunda parte de conexão pode incluir uma estrutura de alça projetante, que, em uma fase inicial, de uma maneira deslizante, coopera com a estrutura de carcaça projetante ascendente da primeira parte de conexão, e quando a estrutura de alça é completamente introduzida, a mesma se assenta contra uma porção da estrutura de carcaça projetante ascendente da segunda parte de conexão, e se articula até se apoiar na estrutura de rampa, pelo que, as ditas extremidades são então grosseiramente alinhadas entre si.
[026] A primeira parte de conexão pode incluir pelo menos um pino de controle e a segunda parte de conexão, de modo correspondente, pode incluir pelo menos uma parte fêmea cooperante, que, conjuntamente, constituem um adicional dispositivo guia.
[027]O conector pode constituir uma parte integrada do dispositivo de conexão, em que o conector é preso na segunda parte de conexão e a segunda parte de conexão é deslocável na direção de e distante da primeira parte de conexão, onde as extremidades de tubulação, desse modo, são posicionadas, antes de a conexão final das extremidades de tubulação ser feita pelo dito conector.
[028]Outros e adicionais objetivos, características e vantagens irão surgir da descrição seguinte de modalidades preferidas da invenção, que são apresentadas para fins
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7/21 descritivos e fornecidas no contexto com relação aos desenhos anexos, nos quais:
- a figura 1 mostra numa vista em perspectiva uma ferramenta de acordo com a invenção;
- a figura 2 mostra numa vista em perspectiva uma ferramenta de acordo com a invenção, em que os principais componentes individuais são separados entre si e constituem módulos;
- a figura 3 mostra numa vista em projeção vertical, parcialmente em corte, a ferramenta e a parte de conexão retida pela ferramenta;
- as figuras 4A e 4B mostram uma seção transversal do módulo de estrutura de levantamento da ferramenta e associados meios de agarramento, na posição aberta e fechada, respectivamente;
- a figura 5A mostra a ferramenta visualizada de
| cima, e | indica uma seção transversal (A-A) | (não-retilínea), |
| que é mo | strada na figura 5B; | |
| - a figura 5B mostra a seção transversal ao longo | ||
| da linha | (A-A) (não-retilínea), mostrada na | figura 5A; |
| - a figura 5C mostra um detalhe do | corte B da figura | |
| 5B, que | se encontra circulado; | |
| - a figura 5D mostra um detalhe do | corte C da figura | |
| 5B, que | se encontra circulado; | |
| - a figura 5E mostra um detalhe do | corte D da figura | |
| 5B, que | se encontra circulado; |
- a figura 6 mostra numa vista em perspectiva e com as partes separadas entre si, o dispositivo de conexão em si, sem a ferramenta presente;
- a figura 7 mostra numa vista em perspectiva a ferramenta, quando a mesma se dispõe ao longo de uma extremidade de tubulação, incluindo uma parte de conexão a ser conectada a uma segunda parte de conexão; e
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8/21
- as figuras 8A a 8H mostram seqüências de uma operação de conexão.
[029]A figura 1 mostra a ferramenta (20), apresentada isoladamente e quando não se encontra em uso, ou seja, nenhuma extremidade de tubulação está presente na ferramenta (20). Conforme anteriormente mencionado, essa ferramenta é usada para abaixar uma extremidade de tubulação no fundo do mar. As tubulações para essa finalidade terminam em uma parte de conexão (2), que podem ser mais claramente vistas na figura 6. Essa parte de conexão (2) é para ser guiada na direção de uma primeira parte de conexão (1), a qual já foi colocada no fundo do mar, de modo a possibilitar uma conexão entre as partes de conexão (1) e (2). Após a operação de conexão ser completada, a ferramenta (20) é permitida de ser trazida novamente para a superfície, para posterior uso.
[030]A ferramenta (20) inclui uma estrutura central de levantamento (30), capaz de reter ou suportar uma extremidade de tubulação (E2) (não mostrado nas figuras 1 e 2, mas mostrado na figura 3). Uma forquilha de levantamento (50) é conectada à estrutura de levantamento (30). A forquilha de levantamento (50) inclui duas hastes que podem ser articuladas, conectadas à estrutura de levantamento (30) através de pinos de eixo (31). A forquilha de levantamento (50) apresenta uma limitada liberdade de movimento para se articular em torno dos pinos de eixo (31). A limitação é estabelecida por meio de duas tiras (53) ou arames, que se estendem, respectivamente, entre uma argola na parte superior da forquilha de levantamento (50) e uma argola (45) presa em um elemento de olhal (44) da parte de controle (guia) (40). A parte de controle (40) forma uma extensão da estrutura de levantamento (30). A função da parte de controle (40) e o modo de operação da mesma são explicados em maiores detalhes em conexão com as figuras 6-8, quando a ferramenta (20) é usada com uma parte de conexão.
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9/21 [031]A figura 2 mostra a mesma ferramenta da figura 1, entretanto, agora, subdividida em módulos, o que será mais conveniente em diversas situações. Isso é explicado bem no final do presente relatório. A ferramenta construída de forma modulada (20M) é montada com um módulo central de estrutura de levantamento (30M), um módulo de controle (40M) liberável do módulo de estrutura de levantamento (30M), formando uma extensão do módulo de estrutura de levantamento (30M) e um módulo de forquilha de levantamento (50M), liberável do módulo de estrutura de levantamento (30M). Por outro lado, os componentes restantes são conforme descrito anteriormente e apresentam as mesmas referências numéricas da figura 1.
[032] Além disso, a ferramenta (20, 20M) inclui mecanismos de agarramento, que, numa primeira situação podem ser ativados para parcialmente envolver e reter a extremidade de tubulação (E2). Numa segunda situação, os mecanismos de agarramento podem ser liberados, de modo que a extremidade de tubulação (E2) seja liberada da ferramenta (20, 20M), tipicamente, quando a ferramenta (20, 20M) é para ser recuperada para a superfície.
[033] O mecanismo de agarramento pode ser liberado da extremidade de tubulação (E2) mediante operação de um dispositivo de acionamento (32). O dispositivo de acionamento (32) é totalmente específico, localizado e disposto de modo que seja facilmente acessível de cima. O dispositivo de acionamento (32), preferivelmente, é operado por uma embarcação de controle à distância (ROV), sendo facilmente operada de cima.
[034] Por sua vez, cada mecanismo de agarramento inclui uma garra (33), que é disposta de modo articulado em relação à estrutura de levantamento (30, 30M). A garra (33) é influenciada pelo dispositivo de acionamento (32). A extremidade inferior do dispositivo de acionamento (32) atua
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10/21 contra uma superfície inclinada (34) da garra (33), a fim de efetuar o movimento de articulação da garra (33).
[035]Além disso, na extremidade traseira do módulo de controle (40M), são dispostos dois ganchos (46), que, em um modo de rápida liberação são projetados para cooperar com um pino de eixo (39a), que se estende através de furos em suportes de apoio (39) do módulo de estrutura de levantamento (30M). Depois, o módulo de controle (40M) pode ser enganchado no módulo de estrutura de levantamento (30M) através dos ganchos (46) e pinos de eixo (39a), sendo travados entre si por meio de pinos de travamento (41) de rápida operação.
[036] A figura 3 mostra numa vista em projeção vertical e parcialmente em corte, a ferramenta (20, 20M), e uma parte de conexão (2) retida na ferramenta. A parte de conexão (2) mantém firmemente a extremidade de tubulação (E2) e um conector (3) é pronto como sobressalente, para posterior conexão. Uma descrição mais completa é dada posteriormente, fazendo-se referência à figura 6.
[037]Entretanto, deve ser observado que a ferramenta (20M), na sua integridade, ou, alternativamente, o módulo de controle (40M) tomado isoladamente, podem ser liberados ou alternativamente conectados à parte de conexão (2). O módulo de controle (40M) inclui uma orelha ou alavanca de retenção (43), que coopera com uma mossa ou entalhe (23) disposto na parte de conexão (2). A orelha (43) e o entalhe (23) cooperam de modo a firmemente reter a parte de conexão (2) ao módulo de controle (40M), ainda, com alguma liberdade de movimento. A figura 2 mostra um parafuso (47) que pode ser girado para dentro e para fora. Na extremidade que se defronta para frente na figura 2, o parafuso é livre de roscas, sendo projetado para ser aparafusado como um tampão dentro de um furo (24) em uma placa de extremidade (9) da parte de conexão (2), conforme pode ser visto na figura 6. Uma alternativa
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11/21 para o parafuso (47) pode ser um mecanismo de fixação tipo baioneta, que é um mecanismo de fixação ainda mais rápido.
[038]As figuras 4A e 4B mostram em maiores detalhes os mecanismos de agarramento e associados dispositivo de acionamento (32) e garra (33). A figura 4A mostra as garras (33) na posição aberta, isto é, numa posição onde uma extremidade de tubulação (E2) pode ser trazida para cima e dentro da estrutura de levantamento (30) ou, alternativamente, ser liberada mesma. A figura 4B mostra as garras na posição fechada, isto é, numa posição onde a extremidade de tubulação (E2) é firmemente retida na estrutura de levantamento (30). A superfície inclinada (34), contra a qual atua o dispositivo de acionamento (32) é também indicada. O dispositivo de acionamento (32) é aqui mostrado na forma de uma haste de acionamento (35), tendo uma extremidade inferior na forma de um corpo de mandril (36), que atua contra a superfície inclinada (34) da garra (33).
[039]Um mecanismo de fixação tipo baioneta é disposto na extremidade superior da haste de acionamento (35). Esse mecanismo de fixação tipo baioneta inclui uma parte de luva (37), tendo guias corrediços (37a), que são firmemente presos à estrutura de levantamento (30, 30M). Além disso, é incluída uma parte de mandril (38) tendo um pino projetante (38a) que acompanha o guia corrediço (37a). O guia corrediço (37a) pode ser uma fenda tipo “J.
[040] A operação do mecanismo de fixação tipo baioneta ocorre em que o dispositivo de acionamento (32) é induzido por um ROV, que gira o dispositivo (32) de um quarto a meia volta, ao mesmo tempo em que a haste (35) é impulsionada para baixo. Isso proporciona a fixação da extremidade de tubulação (E2) à estrutura de levantamento (30, 30M). Quando da liberação, deve se entendido que a garra (33) é autoliberável, no sentido de que quando a haste (35) é elevada a garra é articulada de modo descendente em virtude de seu
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12/21 próprio peso e, assim, a garra se abre para que ocorra liberação da extremidade de tubulação (E2).
[041]Em uma alternativa (não mostrado), a haste de acionamento pode ser uma haste de parafuso, que é rosqueada e se estende através de um corpo de luva (correspondente à parte de luva (37)), que é dotado de roscas internas, que permitem à haste ser aparafusada descendentemente, a fim de atuar sobre a garra (33).
[042]Os mecanismos de agarramento acima descritos são soluções mecânicas, que são bastante fortes e confiáveis, a fim de serem totalmente seguras. Também, deve ser explicado que o mecanismo de fixação é de tal modo projetado que as altas forças de cargas se estendem justamente através da garra de agarramento e haste vertical (35), fora da própria estrutura de levantamento. Assim, se evita que as cargas que as cargas se estendam até a interface com o dispositivo tipo ROV, o que possibilita ao ROV operar com forças pequenas.
[043]A figura 5A mostra a ferramenta (20, 20M) de cima, incluindo uma linha de seção transversal (A-A) (nãoretilínea). As seções mostram diferentes detalhes da ferramenta (20, 20M). Esses detalhes mostram, por exemplo, que o módulo de controle (40M) pode ser liberado do módulo de estrutura de levantamento (30M) mediante um dispositivo de rápida liberação, no presente caso, mostrado na forma de um pino de travamento (41) ou de um contrapino (ver as figuras 5A e 5D (detalhe C)); isso considerado em combinação com os ganchos (46) descritos acima, em conexão com a figura 2.
[044] Conforme mostrado na figura 5E (detalhe D), o módulo de forquilha de levantamento (50M), por sua vez, pode ser liberado do módulo de estrutura de levantamento (30M), por meio de um dispositivo de rápida liberação, como, por exemplo, pinos tipo grampo (não mostrado) na extremidade de pinos de eixo (31), aos quais as hastes (51) são fixadas, e
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| ganchos | de | pressão | (56) | na extremidade | das tiras | (53), para |
| fixação | às | argolas | (45), | etc. | ||
| [045]A | figura | 5C | (detalhe B) | mostra um | pino de |
travamento ou contrapino (42) para ajuste de um efeito de amortecimento, que pode ser disposto na parte de controle (40). Conforme indicado, existem três diferentes posições (furos), dentro dos quais um ou mais pinos (42) podem ser colocados.
[046]Referência agora é feita à figura 6, que mostra um completo dispositivo de conexão (10), para o qual a ferramenta (20, 20M) é projetada. O dispositivo de conexão (10), conforme anteriormente mencionado, é montado com uma primeira parte de conexão (1), uma segunda parte de conexão (2) e uma estrutura de rampa (6).
[047]A primeira parte de conexão (1) é presa a uma estrutura submarina (não mostrado), tal como, uma estrutura de manifold ou de uma árvore de Natal. A primeira parte de conexão (1) pode ser considerada como fixa em relação à estrutura submarina. A primeira parte de conexão (1) é de tal modo disposta que suporta ou retém a extremidade (E1) de uma primeira tubulação, que, depois, será localizada dentro da estrutura submarina. Deve ser entendido que a primeira parte de conexão (1) e a primeira tubulação serão primeiramente assentadas no fundo do mar (juntamente com a estrutura submarina). A primeira parte de conexão (1) inclui uma estrutura de controle (4) localizada com alguma distância de afastamento da extremidade de tubulação (E1).
[048]Depois, a segunda parte de conexão (2) deve ser abaixada da superfície na direção da estrutura submarina, mais precisamente, na direção da primeira parte de conexão (1). Assim, a segunda parte de conexão (2) pode ser considerada como relativamente móvel em relação à estrutura submarina. A segunda parte de conexão (2) é de tal modo disposta que retém a extremidade (E2) de uma segunda
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14/21 tubulação. A segunda parte de conexão (2) é movimentada por meio da ferramenta (20, 20M) descrita acima.
[049]A estrutura de rampa (6) é localizada próximo ou adjacente à primeira parte de conexão (1). A estrutura de rampa (6) apresenta uma função principal quando as partes de conexão (1, 2) forem acopladas e, possivelmente, em ocasiões posteriores, se a desconexão for feita. A estrutura de rampa (6) é dotada de superfícies de apoio e dispositivo guia, que são projetados para acoplamento com superfícies e meios cooperantes na segunda parte de conexão (2), quando a segunda parte de conexão (2) é avançada na direção da primeira parte de conexão (1). Quando isso é realizado, é obtido um alinhamento fino entre as extremidades de tubulações (E1, E2).
[050]Um conector (3) é disposto sobre uma das partes de conexão (1, 2), aqui mostrado na segunda parte de conexão (2). Após isso, as extremidades de tubulação (E1, E2) são finamente alinhadas entre si e puxadas juntas até contato flange com flange, possivelmente, com uma vedação entre as mesmas, pelo que o conector (3) é ativado e proporciona a final e duradoura conexão entre as extremidades de tubulação (E1, E2). O conector (3) é operado por um veículo submarino operado à distância (ROV), que gira um parafuso rosqueado (3a) no conector (3).
[051] O conector (3), normalmente, será do tipo de conector de braçadeira, tendo superfícies anulares inclinadas dispostas internamente, que mediante ativação forçam dois flanges de tubulação axialmente na direção entre si. Um dos flanges de tubulação apresenta um anel de vedação instalado no mesmo, tendo superfícies anulares e inclinadas dispostas externamente. Alternativamente, o conector pode ser do tipo “conector de coleta”.
[052] Deve ser enfatizado, que a estrutura de rampa (6), numa modalidade preferida, é fisicamente separada da primeira
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15/21 parte de conexão (1). Assim, a segunda parte de conexão (2), quando desejado, pode ser disposta na estrutura de rampa (6) após uma operação de desconexão entre as partes de conexão (1, 2) ter sido feita. Depois, a estrutura submarina, da qual faz parte a primeira parte de conexão (1), pode ser recuperada para a superfície. Normalmente, são dispostas muitas dessas primeira e segunda partes de conexão (1, 2) para cada estrutura submarina, e como é possível de entendimento, todas as segundas partes de conexão (2) irão permanecer dispostas na estrutura de rampa (6), no fundo do mar, quando as estruturas submarinas precisarem ser recuperadas para a superfície, para operações de manutenção, modificações, reparos, etc. Entretanto, a descrita separação física, necessariamente, não é totalmente definida.
[053]Adicionais detalhes da estrutura de rampa (6) e das primeira e segunda partes de conexão (1, 2) serão agora descritos. Para ser preciso, o dispositivo guia da estrutura de rampa (6) é projetado e mostrado como uma parte de placa projetante (6a) na área adjacente à primeira parte de conexão (1) , conforme mostrado nas figuras. Ainda para ser mais preciso, os meios cooperantes da segunda parte de conexão (2) são projetados e mostrados como uma incisão (2a) ou um entalhe. Além disso, deve ser entendido que a parte de placa projetante (6a) na estrutura de rampa (6) se torna em acoplamento deslizável com a incisão (2a) quando as extremidades de tubulação (E1, E2) são movidas na direção entre si, na fase terminal da operação de acoplamento. Quando as extremidades de tubulação se encontram em completa disposição de acoplamento, evitam qualquer movimento de inclinação da segunda parte de conexão (2) em relação à primeira parte de conexão (1).
[054]O apoio ou superfícies de contato da estrutura de rampa (6) pode, por sua vez, incluir superfícies de rampa conforme sugerido pela referência numérica (6b).
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Correspondentemente, a segunda parte de conexão (2) apresenta superfícies de contato (2b) que cooperam com as superfícies de rampa (6b), quando a segunda parte de conexão (2) é movida na direção da primeira parte de conexão (1). Quando os entalhes (2a) estiverem em disposição de acoplamento com as partes de placa (6a), ao mesmo tempo em que as superfícies de contato (2b) são levantadas pelas superfícies de rampa (6b) durante avanço da segunda parte de conexão (2) na direção da primeira parte de conexão (1), esse movimento proporciona um alinhamento fino entre as extremidades de tubulação (E1) e (E2).
[055]Além disso, deve ser observado que na extremidade bem traseira da estrutura de rampa (6), superfícies inclinadas (6c) são dispostas se projetando ascendentemente, cujas superfícies terminam em uma borda reta (6d), abaixo da estrutura de rampa (6). Essas superfícies inclinadas (6c) funcionam para direcionar a segunda parte de conexão (2), através das superfícies de contato (2b), abaixo de uma superfície de base (6e), no lado superior da estrutura de rampa. Quando as superfícies de contato (2b), realmente, se aproximaram e contataram as superfícies de base (6e), a segunda parte de conexão (2) é impedida de movimento unidirecional para trás, devido à borda batente reta (6d). Também, deve ser observado que na extremidade frontal da superfície de base (6e), é disposta uma menor borda (6f). Essa borda (6f) tem a importante função de ser capaz de impedir a parte de conexão (2) de deslizar de um modo descontrolado na direção da parte de conexão (1), isto é, sem qualquer acoplamento ativo por meio de uma ferramenta de tracionamento ou impulsionamento (não mostrado), normalmente, na forma de um motor linear de adequado tipo e conhecido per si. Através das bordas batentes (6d) e (6f), a segunda parte de conexão (2) se dispõe convenientemente nas superfícies de base (6e), devido ao próprio peso.
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17/21 [056]Adicionais detalhes da primeira parte de conexão (1) consistem de uma placa traseira (7) e uma placa frontal (8). A placa frontal (8) suporta a primeira extremidade de tubulação (E1). Uma pluralidade de braçadeiras é disposta entre a placa traseira (7) e a placa frontal (8), de uma maneira conhecida per si. A placa frontal (8) apresenta pelo menos um apoio adaptado (8a), na forma de um recesso no formato de (U), o qual é projetado para inserção da ferramenta de tracionamento ou impulsionamento. Além disso, a placa frontal (8) inclui pelo menos um pino de controle (8b), aqui mostrado em número de dois, que são localizados na porção inferior da placa frontal (8) e apontam na direção da segunda parte de conexão (2).
[057] Outros detalhes da segunda parte de conexão (2) consistem de uma placa principal (9), que suporta a segunda extremidade de tubulação (E2). Uma pluralidade de braçadeiras tubulares são localizadas de modo perpendicular à placa principal (9) e as braçadeiras vazadas inferiores (9b) constituem, simultaneamente, um dispositivo guia, na forma de uma parte fêmea que deve cooperar com o pino de controle (8b) descrito acima, durante a parte de acabamento da operação de acoplamento das partes de conexão (1, 2). A placa principal (9) também apresenta pelo menos uma base adaptada (9a), na forma de um recesso ou entalhe no formato de (U), o qual é projetado para inserção da ferramenta de tracionamento ou impulsionamento descrita acima.
[058] Além disso, uma primeira placa de conexão (9c) é rigidamente conectada entre as braçadeiras vazadas (9b), naquela extremidade que se defronta na direção da primeira parte de conexão (1), e uma segunda placa de conexão (9d) é rigidamente conectada entre as braçadeiras vazadas (9b), naquela extremidade que se defronta distante da primeira parte de conexão (1). A primeira placa de conexão (9c) inclui as incisões ou entalhes (2a) descritos anteriormente, que
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18/21 cooperam com as bordas de placa (6a) na estrutura de rampa (6), isto é, mais precisamente, aquelas partes de placas (6a) que estão se defrontando internamente da estrutura de rampa (6). A segunda placa de conexão (9d) inclui as superfícies de contato (2b) descritas anteriormente, que, em seqüência, cooperam primeiramente com as superfícies inclinadas (6c), depois, com a superfície de base (6e) e com as bordas de batente (6d) e (6f) da estrutura de rampa (6), antes das superfícies de contato (2b) começarem a se deslocar nas superfícies de rampa (6b), durante a última fase da operação de acoplamento.
[059]Descrita em maiores detalhes, a estrutura de controle (4) consiste de uma estrutura de carcaça projetante ascendente (4a) dividida em duas partes dispostas como um Y relativamente entre si, e que são capazes de receber um correspondente módulo de controle (40M), disposto na segunda parte de conexão (2), na forma de uma ferramenta removível (20). O módulo de controle (40M) da segunda parte de conexão (2) consiste de uma estrutura de alça projetante (5a), que numa fase inicial, de uma maneira deslizante, coopera com a estrutura de carcaça projetante ascendente (4a) da primeira parte de conexão (1). Quando a estrutura de alça (5a) é completamente introduzida e se apóia contra uma parte (4d) da estrutura de carcaça projetante ascendente (4a), a segunda parte de conexão (2) é forçada a se articular até se apoiar contra a estrutura de rampa (6). Durante essa fase, as extremidades de tubulação (E1, E2) são grosseiramente alinhadas relativamente entre si. A estrutura de alça projetante (5a) da segunda parte de conexão (2) pode, conforme mencionado, preferivelmente se apresentar na forma de uma ferramenta que se dispõe de forma liberável e que pode ser recuperada para a superfície, após a conexão ter sido feita.
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19/21 [060]A figura 7 mostra a ferramenta de forma completa (20, 20M), se dispondo ao longo da segunda parte de conexão (2), que, por sua vez, suporta a extremidade de tubulação (E2).
[061]As figuras 8A-8H mostram seqüências da operação de acoplamento que ocorre entre as partes de conexão (1, 2), e através do uso de uma estrutura de rampa (6), como um dispositivo auxiliar. A figura 8A mostra como a segunda parte de conexão (2) é abaixada da superfície, por exemplo, de uma embarcação da superfície. A segunda parte de conexão (2) é projetada para se dispor na estrutura de rampa (6), conforme descrito acima.
[062] A figura 8B mostra o momento em que a segunda parte de conexão (2) se choca com a primeira parte de conexão (1), em que a estrutura de alça (5a) se choca com o bocal que se defronta ascendentemente da estrutura de carcaça configurada em “Y (4a).
[063]A figura 8C mostra o momento em que a estrutura de alça (5a) se assenta na estrutura de carcaça (4a), e começa a se articular na direção da estrutura de rampa (6), em torno de um ponto de articulação que está exatamente localizado na base da estrutura de carcaça (4a).
[064] A figura 8D mostra o momento em que a segunda parte de conexão (2) está se assentando na estrutura de rampa (6) e é controlada por meio das superfícies inclinadas (6c). Essa é também a situação quando as incisões (2a) são controladas dentro e sobre as partes de placas (6a), a fim de fazer acoplamento entre si.
[065] A figura 8E mostra a primeira posição intermediária, antes de ser feita a conexão final. Agora, as superfícies de contato (2b) se dispõem apoiadas contra as superfícies de base (6e) e são impedidas pela borda batente (6d) de movimento para trás. Os entalhes (2a) são avançados
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20/21 para acoplamento com as partes de placas (6a) e impedem o movimento de inclinação, conforme anteriormente descrito.
[066]A figura 8F mostra a mesma situação que é mostrada na figura 8E para o dispositivo de conexão (10), mas, nesse caso, a ferramenta de instalação (20) é removida e recuperada para a superfície, para uso posterior. Quando a ferramenta (20) é removida, a borda (6f) é que impede o movimento para frente.
[067]A figura 8G mostra a situação em que a segunda parte de conexão (2) foi puxada na direção da primeira parte de conexão (1) por meio de uma ferramenta de tracionamento ou impulsionamento (não mostrado). As superfícies de contato (2b) começam a subir sobre as superfícies de rampa (6b) e inclinam a segunda extremidade de tubulação (E2) na direção ascendente.
[068]A figura 8H mostra a situação em que a segunda parte de conexão (2) é completamente acoplada com a primeira parte de conexão (1) e está pronta para acionamento do conector de braçadeira (3) para conexão final. Os entalhes (2a) passaram além das partes de placa (6a) e agora permanecem livres e estão desacoplados. Após a conexão final ter sido feita, as superfícies de contato (2b) são levantadas das superfícies de rampa (6b). Assim, toda a segunda parte de conexão (2) está livre da estrutura de rampa (6).
[069]Deve ser ainda entendido que a solução acima descrita é de funcionamento satisfatório tanto em tubulação flexível como em tubulação umbilical. Toda a operação de conexão funciona da mesma maneira, mas, com mais tubos na extremidade de tubulação (E2), além de uma caixa de conexão (terminal) por trás da extremidade (E2), apresentando conectores elétricos ou ópticos.
[070] Quando se considera a construção modular, isso tem seu particular benefício quando se observa a solução apresentada no pedido de patente da Noruega anteriormente
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21/21 mencionado, NO 2009/3107. Nesse pedido de patente, é mostrado apenas o modulo de controle, que recebeu a referência numérica (5) e é chamado de dispositivo guia (5). Entretanto, deve ser entendido que o dispositivo guia também atua como uma ferramenta que é usada na primeira extremidade de uma tubulação, que é abaixada de uma embarcação de superfície. No presente caso, nem uma estrutura de levantamento ou forquilha de levantamento é usada, mas, um dispositivo de levantamento na forma de uma corrente, incluindo uma argola na sua extremidade superior que é presa diretamente aos olhais na extremidade traseira do dispositivo guia (ou da ferramenta). Uma vez que se trata de uma ferramenta, a mesma ferramenta básica pode ser usada em ambas as extremidades da tubulação, subsequentemente a algumas modificações.
Claims (5)
1. Ferramenta para abaixamento, alternativamente, posterior recuperação de uma extremidade de tubulação flexível (E2), a qual é provida de uma parte de conexão (2), projetada para acoplamento horizontal e conexão com uma primeira parte de conexão (1) no fundo do mar, e configurada para ser trazida para a superfície para nova utilização, a ferramenta (20) compreendendo
- uma estrutura central de levantamento (30),
- uma parte guia (40) que forma uma extensão da estrutura de levantamento (30), caracterizada pelo fato de que a ferramenta compreende adicionalmente uma forquilha de levantamento (50) que tem hastes (51) conectadas articuladamente a estrutura de levantamento (30) através de pinos de eixo (31), a ferramenta (20) inclui mecanismos de agarramento (32, 33, 35) que são acionáveis para parcialmente envolver e reter a extremidade de tubulação (E2) quando do abaixamento ou recuperação da extremidade de tubulação (E2) no fundo do mar e, na liberação para liberar a extremidade de tubulação (E2) da estrutura de levantamento (30) quando a ferramenta for trazida para a superfície para reuso, a dita parte guia (40) compreendendo uma estrutura de alça (5a) configurada para emparelhar com uma estrutura em “Y se projetando para cima da primeira parte de conexão (1) quando abaixada no fundo do mar.
2. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada mecanismo de agarramento inclui uma garra (33), disposta de modo articulável na estrutura de levantamento (30), em que a garra (33) é induzida pelos ditos meios de acionamento (32), que atuam contra uma superfície inclinada (34) da garra (33), a fim de provocar o dito movimento de articulação.
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3. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1 ou 2 , caracterizada pelo fato de que a ferramenta (20) é montada por meio de módulos, incluindo um módulo central de estrutura de levantamento (30M), um módulo de controle (40M) liberável do módulo de estrutura de levantamento (30M), formando uma extensão do módulo de estrutura de levantamento (30M), e um módulo de forquilha de levantamento (50M) liberável do módulo de estrutura de levantamento (30M), cujo módulo de estrutura de levantamento (30M) inclui os ditos mecanismos de agarramento (32, 33, 35).
4. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o módulo de controle (40M) é liberável do módulo de estrutura de levantamento (30M) por meio de um dispositivo de liberação rápida, tal como, um gancho (46), um pino de fixação (41) ou um pino tipo grampo.
rápida, tal como, um pino de fixação ou um pino tipo grampo.
6. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizada pelo fato de que a ferramenta é projetada para operar um dispositivo de conexão (10), o dispositivo de conexão (10) compreendendo:
- uma primeira parte de conexão (1) que retém uma primeira extremidade (E1) de uma primeira tubulação, cuja primeira parte de conexão (1) e primeira tubulação são projetadas para abaixamento e implementação antecipadamente no fundo do mar, e em que a primeira parte de conexão (1) inclui uma estrutura de controle (4) localizada com uma distância de afastamento da extremidade de tubulação (E1);
- uma segunda parte de conexão (2) submersível, que retém uma segunda extremidade (E2) de uma segunda tubulação, cuja segunda parte de conexão (2) e segunda tubulação são
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3/5 projetadas para abaixamento da superfície na direção da primeira parte de conexão (1), e em que a segunda parte de conexão (2) inclui o módulo de controle (40M) localizado com uma distância de afastamento da extremidade de tubulação (E2); e
- um conector (3), disposto entre as partes de conexão (1, 2), para conexão final entre as extremidades de tubulação (E1, E2).
7. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que:
- o módulo de controle (40M) é adaptado para cooperar com a estrutura guia (4) durante o movimento de abaixamento da segunda parte de conexão (2) e é adaptado para articular a segunda parte de conexão (2) com alinhamento grosseiro da segunda extremidade de tubulação (E2) na direção da primeira extremidade de tubulação (E1), de modo que as primeira e segunda tubulações sejam trazidas em alinhamento entre si no fundo do mar; e
- uma estrutura de rampa (6) localizada adjacente a primeira parte de conexão (1), a estrutura de rampa (6) tendo superfícies de apoio (6b, 6c, 6d, 6e, 6f) e dispositivo guia (6a) projetados para acoplamento com superfícies (2b) e meios (2a) cooperantes na segunda parte de conexão (2), quando a segunda parte de conexão (2) é avançada na direção da primeira parte de conexão (1), para um alinhamento fino das extremidades de tubulações (E1, E2), as superfícies de apoio da estrutura de rampa (6) inclui superfícies contra as quais atuam as superfícies cooperantes (2b) da segunda parte de conexão (2), desse modo, proporcionando um alinhamento fino entre as extremidades de tubulação (E1, E2), quando a segunda parte de conexão (2) é avançada na direção da primeira parte de conexão (1).
8. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a estrutura de rampa adjacente
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4/5 (6) é fisicamente separada da primeira parte de conexão (1), de modo que a segunda parte de conexão (2) pode ser disposta sobre a estrutura de rampa, após uma operação de desconexão entre as partes de conexão (1, 2), e em que a estrutura da qual a primeira parte de conexão (1) faz parte pode ser recuperada para a superfície quando exigido, ao mesmo tempo em que as outras partes de conexão (1, 2) permanecem dispostas nas respectivas estruturas de rampas (6) no fundo do mar.
9. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que a estrutura guia (4) é uma estrutura de carcaça projetante ascendente (4a), capaz de receber o correspondente módulo de controle (40M) disposto na segunda parte de conexão (2).
10. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o módulo de controle (40M) da segunda parte de conexão (2) inclui uma estrutura de alça projetante (5a), que, em uma fase inicial, de uma maneira deslizante, coopera com a estrutura de carcaça projetante ascendente (4a) da primeira parte de conexão (1), e quando a estrutura de alça (5a) é completamente introduzida, a mesma se assenta contra uma porção (4b) da estrutura de carcaça projetante ascendente (4a) da segunda parte de conexão (2) e se articula até se apoiar na estrutura de rampa (6), pelo que, as ditas extremidades (E1, E2) são então grosseiramente alinhadas entre si.
11. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada pelo fato de que a primeira parte de conexão (1) inclui pelo menos um pino de controle (1a) e a segunda parte de conexão (2), de modo correspondente, inclui pelo menos uma parte fêmea cooperante (2c), que, conjuntamente, constituem um adicional dispositivo guia.
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12. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de que o conector (3) constitui uma parte integrada do dispositivo de conexão (10), em que o conector (3) é preso na segunda parte de conexão (2) e a segunda parte de conexão (2) é deslocável na direção de e distante da primeira parte de conexão (1), onde as extremidades de tubulação (E1, E2) são depois posicionadas, antes de ocorrer a conexão final das extremidades de tubulação pelo dito conector (3).
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