BR112012032317B1 - Veículo submersível para descarregar rochas - Google Patents

Abstract

VEÍCULO SUBMERSÍVEL PARA DESCARREGAR ROCHAS. A invenção refere-se a um veículo submersível (1), particularmente um denominado ROV, para manobrar um tubo de queda para descarregar rochas em ou perto de instalações submarinas, como tubulações, que compreendem uma estrutura (2), cabos de elevação e de controle (3) para suspender o veículo de uma embarcação de superfície, meios de propulsão (4) e um canal (10a, 10b) para acomodar a extremidade de um tubo de queda ou formar a extremidade de um tubo de queda. Um gerador de fluxo de massa (15, 17) é montado de modo liberável no dito canal.

Description

A invenção refere-se a um veículo submersível, particularmente a um chamado ROV (Veículo Remotamente Operado) de tubo de queda para manobrar um tubo de queda para descarregar rochas em ou próximo de instalações submarinas, tais como tubulações, compreendendo uma estrutura, cabos de elevação e de controle para suspender o veículo de uma embarcação de superfície, meios de propulsão e um canal para acomodar a extremidade de um tubo de queda ou formar a extremidade de um tubo de queda. A invenção refere-se ainda a um kit que compreende um veículo submersível e um método para descarregar rochas em um leito marinho.

Conforme explicado em WO 2009/020385, embarcações que descarregam rochas são empregadas para descarregar e transportar rochas de vários tamanhos e outro material agregado adequado para aplicações de proteção costeira e marítima, incluindo estabilização, proteção e cobertura de cabos, dutos e correções de vãos livres, e preenchimento de buracos, por exemplo, em torno de plataformas e equipamentos. Outras aplicações incluem a preparação do leito marinho antes da colocação da tubulação, construção de sapatas submarinas, isolamento térmico de linhas de petróleo, proteção contra âncoras e operações de pesca e lastro de plataforma e boias de carregamento.

O descarregamento pode ser realizado com um guindaste de grande porte, mas também por meio de embarcações de descarregamento de rochas lateral e embarcações de tubo de queda. Embarcações de descarregamento de rochas lateral navegam até o seu destino, onde os a vela ao seu destino, onde as pás colocam as rochas ao mar em um ritmo constante. Este método de descarregamento de rochas é tipicamente usado em águas rasas. As embarcações de tubo de queda são utilizadas em águas profundas, trazendo grandes quantidades de rocha em seus porões. As rochas são descarregadas através de um tubo de queda longo e mais ou menos flexível. Um ROV de tubo de queda manobra a extremidade do tubo para garantir o descarregamento preciso das rochas.

As instalações no leito marinho também podem ser protegidas por meio de material retirado do próprio leito marinho, por exemplo, movendo areia e sedimentos por meio da chamada escavação de fluxo de massa e pelo depósito deste material sobre e ao redor dos cabos submarinos (ativos), dutos, etc. Como o material não deve ser levado, este método é geralmente menos caro do que o de descarregamento de rochas. A escavação de fluxo de massa também pode ser usada para remover sedimentos do leito marinho, por exemplo, para remover montes de areia ou camadas superiores macias do leito marinho na preparação do descarregamento de rochas ou instalação de dutos ou outros equipamentos no leito marinho.

Em muitos projetos é desejável usar tanto o descarregamento de rochas quanto a escavação de fluxo de massa. Por exemplo, ao instalar um duto, algumas seções do duto devem ser protegidas da influência de fortes correntes por meio de rochas, enquanto que outras seções do duto são escavadas e a cobertura pelo material retirado do leito marinho é suficiente. Da mesma forma, pode ser necessário remover os montes de areia para criar um leito marinho uniforme para colocar a tubulação sobre o mesmo. É um objeto da presente invenção fornecer um veículo submersível mais versátil melhorado.

Para tal, o veículo de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que um gerador de fluxo de massa é montado de modo liberável no canal mencionado do veículo submersível.

Deste modo, um único ROV pode ser usado tanto o descarregamento de rochas quanto para escavação de fluxo de massa. Por exemplo, o ROV poderia seguir uma tubulação sobre e no leito marinho e descarregar rochas sobre e próximo de seções da tubulação expostas a fortes correntes e, uma vez que as rochas estão esgotadas, trocar o tubo de queda com um gerador de fluxo de massa e retornar no sentido oposto para cobrir as seções restantes, por exemplo, as seções escavadas, com material retirado das áreas vizinhas. Como resultado, a embarcação de superfície precisa retornar para a costa praia com menos frequência e/ou nenhuma embarcação de superfície separada para descarregar um gerador de fluxo de massa é necessária.

Em uma modalidade, o gerador de fluxo de massa é conectado ou conectável a uma fonte de alimentação no ROV. ROVs são geralmente conectados à embarcação de superfície por meio de um umbilical que fornece a comunicação de dados e energia elétrica para a propulsão. Muitos ROVs compreendem ainda um pacote de energia hidráulica para converter a energia elétrica fornecida pelo umbilical à energia hidráulica para impulsionar os propulsores. Ao utilizar esta fonte de energia elétrica ou hidráulica, o gerador de fluxo de massa não requer nenhuma fonte de alimentação dedicada, simplificando o projeto do gerador de fluxo de massa.

A invenção refere-se ainda a um kit que compreende um veículo submersível, conforme descrito acima, e um gerador de fluxo de massa configurado para ser montado de modo liberável no dito veículo, oferecendo as vantagens discutidas acima.

Em uma modalidade, o kit compreende um único gerador de fluxo de massa configurado para ser montado de modo liberável no dito canal. O gerador pode ser fornecido com um bico que forma uma unidade integral com o gerador ou o bico pode ser intercambiável.

Em uma modalidade adicional, o kit compreende dois ou mais geradores de fluxo de massa configurados para serem montados de modo liberável no dito canal. Deste modo, o gerador de fluxo de massa pode ser facilmente substituído no caso de mau funcionamento, ou dois ou mais geradores com propriedades diferentes podem ser incluídos para ser capazes de selecionar o gerador de fluxo de massa mais adequado com base em circunstâncias, particularmente em circunstâncias locais como a natureza do leito marinho. Em uma modalidade mais específica, um gerador de fluxo de massa compreende um impulsor de diâmetro relativamente pequeno e um tubo relativamente estreito ou corpo tubular e outra ou, no caso de apenas dois geradores no kit, o outro gerador de fluxo de massa no kit compreende um impulsor de diâmetro relativamente grande e um tubo relativamente largo ou corpo tubular. O gerador com o menor impulsor é mais apropriado para escavar e mover argila, enquanto que o maior é mais adequado para areia.

A invenção refere-se também a um método de descarregamento de rocha e deslocamento de sedimentos em ou perto de instalações submarinas, como tubulações, incluindo as etapas de montar a extremidade de um tubo de queda ou uma unidade de fluxo de massa para ou no veículo, abaixar um veículo submersível de uma embarcação de superfície, manobrar o veículo para respectivamente descarregar rochas ou mover sedimentos sobre ou perto de uma instalação submarina, trocar a extremidade de um tubo de queda por um gerador de fluxo de massa ou o gerador de fluxo de massa para a extremidade de um tubo de queda, respectivamente e manobrar o veículo para respectivamente descarregar rochas ou mover sedimentos sobre ou perto de uma instalação submarina.

O método não precisa ser necessariamente realizado na ordem especificada acima. Por exemplo, é possível primeirammente abaixar o veículo e, em seguida, montar o gerador de fluxo de massa, por exemplo, utilizando mergulhadores.

No âmbito da presente invenção, o termo "rocha" inclui rochas naturais, pedras e seixos maiores, bem como artificiais, por exemplo, concreto, blocos de várias formas. Além disso, o termo "canal" refere-se a qualquer espaço no veículo submersível apropriado para acomodar um gerador de fluxo de massa.

A Figura 1 é a seção transversal de um exemplo de um ROV de tubo de queda de acordo com a presente invenção. A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um gerador de fluxo de massa para uso no veículo, mostrado na Figura 1. A Figura 3 é a vista lateral do gerador de fluxo de massa mostrado na Figura 2.

As Figuras 1 e 2 mostram um veículo submersível remotamente operado (ROV) 1 para manobrar um tubo de queda (não mostrado) para descarregar rochas em ou perto de instalações submarinas, tais como tubulações, compreendendo uma estrutura 2, cabos de elevação 3 conectados à estrutura 2 para suspender o ROV 1 de uma embarcação de superfície (não mostrada) e controlar a posição do ROV 1 na direção vertical. O ROV 1 compreende uma pluralidade de propulsores hidraulicamente impulsionados, neste exemplo dois conjuntos de dois propulsores 4 cada, um primeiro conjunto para impulsionar o ROV 1 em uma primeira direção horizontal e um segundo conjunto para impulsionar o ROV 1 em uma direção horizontal perpendicular à primeira direção. A energia hidráulica é fornecida por meio de um pacote de energia hidráulica 5 que recebe energia elétrica da embarcação de superfície por meio de um umbilical 6, integrado em um dos cabos de elevação 3, e que fornece energia hidráulica para um chamado trilho comum 7. Os compensadores 8 são fornecidos para reduzir, de forma conhecida em si, a diferença de pressão sobre as vedações nos vários dispositivos hidráulicos.

O ROV 1 compreende um sistema de posicionamento dinâmico conectado à embarcação de ao navio de superfície através do umbilical. Nesta modalidade, o ROV 1 está disposto como o principal, enquanto que a embarcação de superfície está disposta como o secundário, isto é, o ROV 1 é operado ou programado para seguir um caminho predeterminado e a embarcação de superfície segue o ROV 1 submerso.

O ROV 1 compreende ainda um canal 10 que fornece um meio para acomodar de modo liberável a extremidade de um tubo de queda (não mostrado). O canal 10 se estende pelo meio e, neste exemplo, através do centro de gravidade do ROV 1. O canal 10 compreende uma parte superior 10A que converge para baixo e uma menor seção inferior 10B que converge para cima, as seções juntas definindo uma parte mais estreita. Nesta parte mais estreita, o canal 10 é fornecido com um ou mais elementos de fricção, por exemplo, uma pluralidade dos blocos resilientes 11 que podem ser movidos radialmente para dentro e para fora por meio de cilindros hidráulicos 12 montados ao redor da parede externa do canal 10.

De acordo com a presente invenção, um gerador de fluxo de massa 15, mostrado isoladamente nas Figuras 2 e 3, é montado de modo liberável dentro do canal 10. O gerador de fluxo de massa 15 compreende um corpo tubular 16 com uma borda superior de diâmetro largo 16A, uma abertura de entrada, uma porção do meio cilíndrica 16B e um bico de descarga 16C. O bico é substituível. O bico 16C mostrado nas Figuras converge na direção de fluxo (para baixo nas Figuras), mas ele pode ser facilmente trocado por outro bico, como um bico reto ou um bico divergente, que seria mais adequado para um alto fluxo de descarga de água de baixa velocidade através do gerador de fluxo de massa. Um impulsor 17 e um motor hidráulico 18 para conduzir o impulsor são montados dentro do corpo tubular 16 na transição da abertura de entrada de diâmetro largo e a porção do meio cilíndrica.

Durante a operação, a extremidade de um tubo de queda é ajustada dentro do canal e o ROV é abaixado enquanto o tubo de queda é gradualmente montado de forma semelhante à montagem de uma linha de perfuração, seja, pela adição de segmentos à extremidade superior do tubo de queda. Quando o tubo de queda é concluído, o ROV submerso direciona a extremidade do tubo de queda ao local onde as rochas devem ser descarregadas e, uma vez que esta posição é atingida, o descarregamento é iniciado. O ROV pode, por exemplo, seguir uma tubulação sobre ou no leito marinho e descarregar rochas próximo de e/ou sobre apenas aquelas seções da tubulação que são expostas a fortes correntes ou outros perigos.

Quando a escavação de fluxo de massa é necessária ou quando as rochas se esgotam, a extremidade do tubo de queda é removida, o gerador de fluxo de massa é inserido no canal do ROV até que a sua borda superior se apoie sobre o ROV e é, a seguir, aparafusado e também fixado pelos elementos de fricção. O ROV manobra a escavadeira de fluxo de massa tal como ele move o tubo de queda, permitindo deste modo o controle preciso da escavação. O gerador de fluxo de massa pode ser usado para cavar, escavar ou cobrir as áreas do leito marinho, este último utilizando a corrente de água ambiente para transportar o material do leito marinho que é solto pela escavadeira de fluxo de massa.

Para cada seção de uma instalação submarina, neste exemplo, um tubo, um material adequado, por exemplo, rochas ou areia é selecionado e que o material é descarregado ou depositado sobre aquela seção. Deste modo, as rochas são utilizadas de forma eficiente e a superfície ou o comprimento de uma instalação que pode ser coberta com uma carga útil da embarcação de superfície aumenta significativamente.

Além disso, como a fonte de alimentação, o sistema de posicionamento, a propulsão, a compensação de torque e os controles gerais são fornecidos por um ROV que já está presente, ou seja, o ROV para manobrar a extremidade de um tubo de queda, o design do gerador de fluxo de massa pode se manter relativamente simples.

A invenção não é restrita às modalidades descritas acima, que podem variar de diversas formas dentro do escopo das reivindicações. Por exemplo, o veículo pode ser utilizado em projetos de escavação onde nenhum descarregamento de rochas é necessário ou onde a escavação é necessária na preparação do descarregamento de rochas.

Claims (13)

1. Veículo submersível (1), particularmente um denominado ROV, para manobrar um tubo de queda para descarregar rochas em ou perto de instalações submarinas, compreendendo uma estrutura (2), cabos de elevação e de controle(3) para suspender o veículo (1) de uma embarcação de superfície, meios de propulsão (4) e um canal (10) para acomodar a extremidade de um tubo de queda ou formar a extremidade de um tubo de queda, CARACTERIZADO por um gerador de fluxo de massa(15) montado de modo liberável no dito canal (10).

2. Veículo submersível (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de fluxo de massa (15) é conectado ou conectável a uma fonte de alimentação (5) no veículo (1).

3. Veículo submersível (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de fluxo de massa (15) compreende um tubo ou corpo tubular (16) e um impulsor (17) montado dentro do tubo ou do corpo tubular (16).

4. Veículo submersível (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de fluxo de massa (15) compreende um motor hidráulico (18) para conduzir o impulsor (17).

5. Veículo submersível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de fluxo de massa compreende uma parte (16A) que tem um diâmetro externo que é mais largo do que o diâmetro interno (menor) do canal.

6. Veículo submersível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal (10) compreende um ou mais elementos de fricção ou travamento radialmente móveis (11).

7. Veículo submersível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de fluxo de massa (15) compreende um bico de descarga trocável (16C).

8. Veículo submersível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreender um meio de controle ou conectável a um meio de controle para posicionar o gerador de fluxo de massa (15) e/ou para compensar o torque do gerador de fluxo de massa por meio da propulsão (4) do veículo.

9. Kit que compreende um veículo submersível (1), particularmente um denominado ROV, para manobrar um tubo de queda para descarregar rochas em ou perto de instalações submarinas, como tubulações, que compreende uma estrutura (2), cabos de elevação e de controle (3) para suspender o veículo (1) de uma embarcação de superfície, meios de propulsão (4) e um canal (10) para acomodar a extremidade de um tubo de queda ou formar a extremidade de um tubo de queda, CARACTERIZADO pelo fato de que o kit compreende ainda um gerador de fluxo de massa (15) configurado para ser montado de modo liberável no dito canal (10).

10. Kit, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de compreender dois ou mais geradores de fluxo de massa (15) configurados para serem montados de modo liberável no dito canal (10).

11. Kit, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que um gerador de fluxo de massa (15) compreende um impulsor de diâmetro relativamente pequeno (17) e um tubo relativamente estreito ou corpo tubular (16) e outro gerador de fluxo de massa (15) que compreende um impulsor de diâmetro relativamente largo (17) e um tubo ou corpo tubular relativamente largo (16).

12. Método para descarregar rochas e mover sedimentos e sobre ou próximo de instalações submarinas, como tubulações, CARACTERIZADO pelo fato de incluir as etapas de montar a extremidade de um tubo de queda ou uma unidade de fluxo de massa a ou no veículo, abaixar um veículo submersível de uma embarcação de superfície, manobrar o veículo para respectivamente descarregar rochas ou mover sedimentos sobre ou perto de uma instalação submarina, trocar a extremidade de um tubo de queda por um gerador de fluxo de massa ou o gerador de fluxo de massa por um gerador de fluxo de massa, respectivamente e manobrar o veículo para respectivamente descarregar rochas ou mover sedimentos sobre ou perto de uma instalação submarina.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem da unidade de fluxo de massa para ou no veículo inclui a etapa de conectar o gerador a uma fonte de alimentação integrado ao veículo.

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