BR112014003023B1

BR112014003023B1 - Dispositivo de tracionamento de cabo para conectar um cabo subaquático com uma estrutura offshore

Info

Publication number: BR112014003023B1
Application number: BR112014003023-5A
Authority: BR
Inventors: Bang - Andresen Henrik; Dypevik Thomas; Toften Richard J
Original assignee: Seaproof Solutions As
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2020-12-08
Also published as: ES2545658T3; US20140255102A1; EP2721700B1; KR102028133B1; WO2013050451A3; US9249899B2; DK2721700T3; PT2721700E; KR20140072862A; EP2721700A2; BR112014003023A2; WO2013050451A2

Abstract

SISTEMA DE TRACIONAMENTO DE CABO COM SEÇÃO DE VEDAÇÃO INFLÁVEL A presente invenção está correlacionada a um sistema e método de tracionamento de cabo para estruturas offshore (1), do tipo que apresenta um interior vazado, se estendendo a partir do fundo do mar para uma para uma disposição acima da superfície da água, e tendo um furo de entrada (2) na parede externa da estrutura. O sistema inclui uma montagem de conduto externo alongado (7), em cujo interior é disposto um elemento de cabo alongado (10), dita montagem de conduto externo alongado sendo dotada de uma seção de vedação inflável (4), adaptada para se engatar com o interior do furo de entrada (2), para vedar e fixar a montagem de conduto externo. A montagem de conduto externo alongado é tracionada através do furo de entrada até um ponto suspenso acima da superfície da água, de modo que a seção de vedação inflável (4) se engate com o furo de entrada (2) .

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção está correlacionada a cabos submarinos, especificamente, cabos flexíveis que devem ser conectados dentro de estruturas offshore, por exemplo, torres de perna única (monotower), usadas em turbinas eólicas offshore, como fundação para turbinas eólicas.

Antecedentes da Invenção

[002] Quando cabos submarinos são conectados dentro de estruturas offshore, por exemplo, torres de perna única, usadas em instalações offshore como fundações para turbinas eólicas, ou em plataformas de gravidade, existe uma necessidade de controlar e proteger o cabo de excesso de curvatura e emperramento durante o tracionamento e para proteger o cabo contra forças dinâmicas durante a operação. Também, é conveniente que seja possível a vedação da entrada através da qual o cabo entra na estrutura, para impedir que a água do mar entre na estrutura. O sistema deve ser também de rápida instalação, ser seguro de instalar e apresentar um baixo risco de falha, de modo a acelerar a instalação e, desse modo, o envolvimento de uma dispendiosa embarcação de assentamento de cabo.

[003] As soluções do estado da técnica têm comprovado a dificuldade de instalação, apresentando uma alta taxa de falhas, o que resulta em uma instalação custosa, e, em alguns casos, seções completas de cabos precisam ser substituídas. As soluções do estado da técnica também não proporcionam uma adequada proteção dinâmica durante a operação e sob condições de correnteza problemática. Além disso, as soluções de vedação usadas comprovaram não serem confiáveis e/ou têm exigido a inclusão de adequadas intervenções submarinas, com mergulhadores, ou por meio de veículos operados à distância.

[004] Os sistemas conhecidos do estado da técnica podem ser construídos para formar uma disposição anterior ao tracionamento, e o cabo pode ser tracionado dentro da estrutura com a disposição encaixada sobre o cabo em uma posição fixa, que, por sua vez, limita a flexibilidade durante a operação de tracionamento. Exemplos de sistemas conhecidos normalmente envolvem uma solução de vedação na qual um elemento de vedação ou cone é preso ao cabo flexível, cujo elemento de vedação ou cone é disposto para ser tracionado em engate com uma unidade de interface definida disposta na entrada da torre de perna única.

[005] Disposições de vedação conhecidas apresentam, entre outras coisas, os seguintes inconvenientes:1.As disposições conhecidas exigem um encaixe mecanicamente hermético sobre o cabo flexível para proporcionar a vedação. Isso é indesejado devido ao fato da possibilidade de restrição do cabo de se mover (curvar/flexionar), quando os componentes do cabo são comprimidos e restringidos de movimento individual, quando a vedação é conectada ao cabo.2.A vedação, quando disposta sobre um cabo livre submerso (nenhuma camisa externa hermética), comumente usada nessas aplicações, não irá vedar os vazamentos entre os componentes do cabo interiores ao cabo, em conseqüência, a água do mar irá vazar dentro da estrutura, através do próprio cabo.3.Mesmo um cabo encamisado será difícil de ser vedado quando mesmo não for redondo (quando o formato externo for apenas semi-circular), devido aos componentes maiores internos formarem variações de seções transversais de diâmetro em toda a extensão do cabo.4.As vedações, quando são usados selos de compressão, podem exigir o auxílio ou operação de mergulhadores (possivelmente, de um veículo operado à distância), para encaixar as vedações no cabo, quando tracionado na posição.5.O travamento mecânico do sistema à interface compreende um dispositivo mecânico submarino, propenso a exigir inspeção subaquática para confirmar que o travamento está engatado.6.Quando o cabo é instalado, o mesmo é fixado e mantido na posição, na interface com a estrutura, e numa operação que se utiliza um tipo de arado e jateamento (plough and jetting operation), a proteção do cabo contra enterramento no fundo do mar pode tensionar o dito cabo, resultando em um aumento de tensão e longa amplitude livre, o que irá afetar a vida útil do cabo.7.O cabo não pode ser trocado sem modificar o sistema de proteção - isso complica os reparos - por exemplo, quando os cabos são danificados mediante impacto de objetos do fundo do mar, tais como, âncoras, defletores, etc.

Resumo da Invenção

[006] A invenção proporciona um sistema de tracionamento de cabo para estruturas offshore, do tipo que apresentam um interior vazado se estendendo do fundo do mar até acima da superfície da água, e um furo de entrada na parede externa da estrutura. O sistema compreende uma montagem de conduto externo alongado, no interior do qual é disposto um elemento de cabo alongado. De acordo com um aspecto, a montagem de conduto externo alongado é dotada de uma seção de vedação inflável, adaptada para se engatar com o interior do furo de entrada, de modo a vedar e prender a montagem de conduto externo. De acordo com outro aspecto, a montagem de conduto externo alongado é usada sem uma seção de vedação. A montagem de conduto externo alongado é tracionada através do furo de entrada, até um ponto suspenso acima da superfície da água, de modo que a seção de vedação inflável se engate com o furo de entrada.

[007] A seção de vedação inflável (4) compreende um balão flexível (18) disposto para ser inflado dentro do engate vedante com o furo de entrada, dentro da estrutura.Breve Descrição dos DesenhosA figura 1 é uma vista em perspectiva do sistema de acordo com a invenção.As figuras 2 e 3 são vistas em seção transversal, de projeção frontal, do sistema de acordo com a invenção.A figura 4 é uma vista em seção transversal da seção de vedação inflável, se engatando com o furo de entrada da estrutura.A figura 5 é uma vista em seção transversal da seção de vedação inflável.A figura 6 é uma vista em perspectiva, cortada, da seção de vedação inflável.As figuras 7 e 8 são vistas em projeção frontal, ilustrando métodos alternativos para inflar a seção de vedação.A figura 9 é uma vista em seção transversal de uma disposição alternativa de um balão.

Descrição Detalhada da Invenção

[008] Conforme observado nas figuras, de acordo com um aspecto, a invenção compreende um sistema para tracionamento e proteção dinâmica de cabos e dispositivos similares para uma estrutura offshore (1), tal como, uma estrutura de perna única, usada para turbinas eólicas offshore. A estrutura offshore apresenta um furo de entrada (2), tipicamente, próximo da base da estrutura, através da qual um cabo (10) é tracionado dentro do interior vazado da estrutura e até o topo da dita estrutura.

[009] A invenção, de acordo com um aspecto, compreende uma montagem de conduto externo hermético e flexível (7), em estado montado, se deslocando a partir do exterior da estrutura sob a água, através do furo de entrada (2), paraum ponto elevado ou suspenso (8) acima do nível do mar, no interior da dita estrutura (1). No interior da montagem de conduto externo flexível, se dispõe um cabo alongado flexível (10) ou elemento similar. A montagem de conduto externo flexível (7), preferivelmente, será feita na forma de uma estrutura de poliuretana de parede fina, reforçada de fibra. A montagem de conduto externo pode ser compreendida de uma pluralidade de seções individuais mais curtas, unidas por meios de acoplamento em cada extremidade. Isso irá proporcionar uma estrutura forte, mas, ainda flexível, que irá suportar as forças mecânicas de flexão e tensão, os impactos, o desgaste e a abrasão, durante a operação de tracionamento. Para cabos de energia, um conduto externo de parede fina irá diminuir os potenciais problemas de transferência de calor e permitir aos fornecedores de cabo otimizar o custo do modelo do cabo. Um conduto externo não-metálico irá também eliminar a corrosão e as ocorrências decampos magnéticos encontradas nas estruturas de aço convencionais. As juntas entre as seções da montagem de conduto externo (7) estarão em nível e vedadas do ambiente interior à estrutura submarina.

[010] De acordo com outro aspecto da invenção, a montagem de conduto externo flexível (7) compreende uma seção de vedação inflável (4).

[011] Conforme mostrado nas figuras 5 e 6, a seção de vedação inflável (6) compreende uma seção cilíndrica internarígida (16), sobre a qual é moldado um balão inflável (18).De acordo com um aspecto, o balão inflável compreende um balão inflável interno (18a) e um balão inflável externo (18b). Uma válvula (20) é disposta no balão para introduzir um fluido (22) dentro do balão. As extremidades da seção de vedação são dotadas de acoplamentos tipo macho e fêmea (24) e (26). O balão interno mantém o volume variável e o balão pode ser protegido por um revestimento externo flexível. O revestimento externo alivia os esforços de contato e impacto, permitindo à seção ser tracionada e penetrada no furo da estrutura.

[012] A fim de vantajosamente manter o diâmetro interno da seção de vedação inflável constante, a seção cilíndrica (16) apresenta uma acentuadamente alta resistência à compressão, de modo a manter um diâmetro constante por todaa faixa de volume variável do balão (de um estado desinflado para um estado máximo de inflação).

[013] O balão inflável, preferivelmente, é feito de um material elastomérico, permitindo às paredes se alongarem ou se expandirem, quando infladas.

[014] De acordo com um aspecto da invenção, a seção de vedação inflável é feita mediante aplicação de uma seção separada do material elastomérico sobre o exterior da seção cilíndrica rígida. Para a extensão inflável, o material não é ligado à superfície da seção cilíndrica - permitindo que o espaçamento entre as camadas se torne o volume inflável. Nas extremidades da seção inflável, a camada externa é unida (selada) ao material da seção cilíndrica rígida, tornando o espaçamento entre as camadas um volume fechado.

[015] Uma válvula (20) penetra na camada externa da seção inflável, dentro do volume fechado, permitindo ao volume ser completado com um meio fluido. A parede externa da seção de vedação inflável pode ser integrada com o balão ou pode ser uma camada protetora separada.

[016] Mediante introdução de um meio fluido dentro do balão sob pressão, é possível se expandir o diâmetro externo da seção de vedação inflável para um tamanho maior que o diâmetro interno do furo de entrada (2). De acordo com um aspecto, a seção de vedação é previamente inflada, de modo que o balão de maior diâmetro é tracionado através do furo de entrada de menor diâmetro. Quando o balão é comprimido, quando tracionado através do furo, o volume do fluido é deslocado pelo diâmetro restringido do furo de entrada. Isso aumenta a pressão no balão. Quando do tracionamento através do furo de interface, o meio deslocado irá pressurizar mais ainda - forçando o fluxo do meio através do restringido diâmetro do furo de entrada, e dentro da seção do interior do furo de entrada.

[017] O diferencial de pressão entre a parte do balão exterior à estrutura e a parte do balão interior à estrutura irá diminuir ou equalizar. Quando a luva é totalmente tracionada, a pressão se equilibra entre as partes do balão, em cada lado da parede da estrutura. Isso força o diâmetro externo do balão em cada lado da parede a exceder o diâmetro do furo de entrada, desse modo, vedando e travando a seção de vedação inflável dentro do furo de entrada da estrutura.

[018] Conforme mostrado nas figuras 7 e 8,respectivamente, o balão pode ser pressurizado acima da superfície da água ou abaixo desta superfície, por exemplo, por meio de um Veículo Operado a Distância (ROV).

[019] A figura 9 mostra uma disposição alternativa para o balão inflável, na qual o balão é um componente dispostoseparadamente, na forma de um balão tipo rosca (24), dispostoem torno do perímetro do conduto alongado (7).

[020] O fluido dentro do balão pode ser qualquer fluidoque possa executar a função de pressurizar o dito balão, demodo a proporcionar uma efetiva vedação. De acordo com um aspecto da invenção, o fluido apresenta uma viscosidade de 0,5 - 20000 cP (5 x 10—4 - 20 Pa-s). De acordo ainda com outroaspecto, o fluido é de um tipo que se enrijece em um estado sólido ou semi-sólido, após um determinado período de tempo(cura do líquido).

[021] Conforme mostrado na figura 2, um cabo é tracionado dentro da estrutura, mediante disposição de um cabo (10) no interior de um conduto alongado (7), e terminando o cabo em um elemento de interface de reboque (28) preso na extremidade do conduto alongado. Um cabo de arame (30) é fixado ao elemento de interface de reboque, sendo usado para tracionar o conduto alongado através do furo de entrada (2) e até um ponto suspenso acima da superfície da água, de modo que a seção de vedação inflável se engate no furo de entrada (2). A seção de vedação inflável é inflada, por exemplo, por meio de um ROV (32), ou a partir da superfície por meio de uma bomba/reservatório (34), no engate vedante com o furo de entrada (2), conforme visto nas figuras 7 ou 8.

Claims

1. Dispositivo de tracionamento de cabo para conectar um cabo subaquático com uma estrutura offshore (1), do tipo que apresenta parede ou paredes verticais, um interior vazado e um furo de entrada subaquático (2) que se estende através da parede para o interior, compreendendo uma montagem de conduto externo (7) hermético, alongado e flexível, de suficiente comprimento para se estender a partir do exterior da estrutura, através do furo de entrada (2) e até um ponto suspenso (8) acima da superfície da água, o conduto externo flexível tendo um espaço interior adaptado para dispor um cabo (10) ao longo de sua extensão, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende ainda uma seção de vedação inflável (4), disposta para inflar dentro de um engate vedante com o furo de entrada, em que a seção de vedação inflável (4) compreende uma seção cilíndrica rígida e interna (16), sobre a qual é moldado um balão inflável (18).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto externo flexível é feito de poliuretana reforçada de fibra.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o balão compreende um balão interno e um balão externo.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o balão inflável é feito de um material elastomérico aplicado ao exterior da seção cilíndrica rígida, cujas regiões terminais são ligadas à seção cilíndrica rígida, para formar um volume fechado inflável.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção de vedação inflável compreende uma válvula para a introdução seletiva de um fluido destinado para inflar.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção de vedação inflável é um componente disposto separadamente, na forma de um balão em forma de rosca, disposto em volta do perímetro do conduto alongado (7).

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o fluido é um líquido.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5 ou 7, caracterizado pelo fato de que o fluido é do tipo que se enrijece para um estado sólido ou semi-sólido.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a montagem de conduto externo flexível (7) compreende uma pluralidade de seções individuais unidas.