BR112014003891B1

BR112014003891B1 - Conjunto de conector para um sistema de amarração de um navio

Info

Publication number: BR112014003891B1
Application number: BR112014003891-0A
Authority: BR
Inventors: Robin Stuart Colquhoun
Original assignee: Axis Energy Projects Ltd
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2021-11-09
Also published as: AU2012298371A2; GB201114291D0; EP2744703A1; US20140190385A1; EP2744703B1; GB2493851A; GB201214747D0; MX2014001947A; CN103874627B; WO2013027036A1; EP2744703B8; CN103874627A; AU2012298371B2; MX340002B; CA2845797A1; MY166156A; GB2493851B; TN2014000073A1; DK2744703T3; NO2744703T3

Abstract

sistema de amarração e conjunto de conector trata-se de um sistema de amarração, e conjunto de conector, que em uma modalidade preferencial, é um sistema de transferência de fluido e amarração de navio. o conjunto de conector tem uma primeira parte (2a) configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração (1 ), e uma segunda parte (28) configurada para ser acoplada a um navio. a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que um navio acoplando na segunda parte gire em torno do acoplamento de amarração na primeira parte. em uma modalidade preferencial, o conjunto de conector compreende um guia (2e) para um duto, que pode ser um duto de transferência de fluido tal como uma coluna flexível (6). a invenção também fornece métodos de uso dos sistemas de amarração descritos.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de amarração e conjuntos de conector para usar no sistema de amarração, e, em particular, a sistemas de transferência de fluido e amarração de navios e a conjuntos de conector para uso com tais sistemas. A invenção tem aplicação particular, mas não exclusiva a Testes Estendidos em Poço (EWTs) de gás e óleo ao largo, Sistemas Antecipados de Produção (EPSs), Sistemas Flutuantes de Armazenamento, Produção e Escoamento de (FPSOs), sistemas Flutuantes de Armazenamento e Escoamento (FSOs), e Sistemas de Carregamento de Petroleiros Cargueiros.

Fundamentos da Invenção

[002] Vários sistemas foram propostos para ancorar navios, tais como petroleiros, em localizações ao largo e para transferir óleo cru ou outros fluidos entre uma tubulação submarina e o piano de válvulas no convés do navio. Alguns são relativamente simples, mas não têm capacidade ilimitada de alinhamento do navio com a direção do vento. Outros têm capacidade ilimitada de alinhamento do navio com a direção do vento, mas envolvem estruturas pesadas e sofisticadas e têm um custo de capital relativamente alto. Alguns são difíceis para o navio retirar e desconectar. Alguns envolvem invasão traumática extensiva do casco do navio de modo que o navio não possa prontamente ser transferido para o duto de transporte em oceano normal. Eles também envolvem tempo de doca seca longo e dispendioso.

[003] US. 5.944.448 e GB 2.296.904 descrevem sistemas de amarração e tubulação de fluxo que compreendem uma amarração de três pernas e coluna de ascensão flexível. A coluna de ascensão flexível está sem acoplamentos rotacionais, e tem uma parte de seu comprimento fixada a um pendente de amarração. Há então uma restrição no número de voltas que o navio pode fazer, uma vez que girar um círculo completo torcerá eficazmente a coluna de ascensão de fluido nas boças de amarra entre si. Os sistemas de US. 5.944.448 e GB 2.296.904 então têm capacidades limitadas de alinhamento do navio com a direção do vento e são propensos a problemas de fadiga e desgaste.

[004] GB 2.359.054 descreve um sistema similar no qual uma coluna de ascensão é fixada a um nó não giratório 18 e a um pendente de amarração. A coluna de ascensão compreende um único acoplamento rotacional. Como com os sistemas de US. 5.944.448 e GB 2.296.904, o arranjo de GB 2.359.054 é projetado para fazer com que a tubulação de ascensão gire em espiral em torno da corrente pendente, restringindo as capacidades de alinhamento do navio com a direção do vento e induzindo a fatiga e desgaste.

[005] Os sistemas de amarração de torre interno consistem de uma torre e de um invólucro de torre integrados no casco de um navio. As duas partes são conectadas via um sistema de mancal que permite que o invólucro de torre rotacione em torno da torre. Um modelo típico de um sistema de amarração de torre interna possibilita a conexão de colunas de ascensão e cabos umbilicais associados via um tornel. GB 2.285.028 é um exemplo de um sistema de amarração de torre desconectável integrado na proa de um navio, e WO 03/039946 é um exemplo de uma torre para a conexão de uma boia a um navio.

[006] Os sistemas de torre interna, tal como os descritos acima, estão em uso comum e são um dispositivo eficaz para possibilitar a amarração e transferência de fluido com alinhamento completo do navio com a direção do vento. Entretanto, os sistemas de torre interna são dispendiosos de implementar com gasto de capital frequentemente em excesso de $30m para a fabricação da torre e integração no navio.

[007] EP 0656293 descreve um sistema de amarração de navio com torre interna. O documento também descreve uma configuração na qual o invólucro de torre é montado em uma estrutura que se estende além da proa do navio de modo que a torre é externa ao casco (ver FIG. 1 de EP 0656293). EP 1796958 é outro exemplo de um sistema de amarração de navio ao largo e recolhimento de coluna de ascensão que oferece funcionalidade similar a uma torre interna, mas via um conjunto externo. Nesse caso, o sistema compreende um suporte em consola montado na proa do navio. Esse sistema fornece um arranjo gimbal que possibilita o movimento de uma torre em torno de três eixos mutuamente perpendiculares.

[008] Arranjos de torre externa de um tipo descrito em EP 1796958 e EP 0656293 têm a vantagem de que sua implementação é menos invasiva, mas eles ainda têm alto gasto de capital que os torna inadequados para algumas instalações (incluindo instalações de curto e de médio prazo).

[009] WO 96/11134 descreve um sistema de boia submersa de Ancoragem de Pernas em Catenária (CALM). A boia CALM é disposta para flutuar abaixo do nível do mar, e é ancorada ao fundo do mar por linhas de ancoragem em catenária. A boia compreende uma parte superior e inferior, e uma plataforma giratória para permitir que os pendentes de amarração articulem com relação às âncoras. Uma mangueira superior é conectada à parte superior da boia, e mangueiras inferiores são conectadas à parte inferior da boia.

[010] WO 2011/042535 descreve outro sistema de boia de amarração CALM incluindo um tornel. As linhas de ancoragem são conectadas a uma parte inferior da boia embaixo do tornel, e as linhas de amarração são acopladas a uma parte superior da boia acima do tornel. As terminações da coluna de ascensão são fornecidas nas partes superior e inferior da boia, com um tornel de fluido disposto entre as respectivas colunas de ascensão superior e inferior.

[011] Os sistemas de WO 96/11134 e WO 2011/042535 exigem flutuação estrutural, que é submersa no caso de WO 96/11134; as boias CALM compreendem várias partes mecânicas, o que aumenta a complexidade e tem implicações significativas nos custos de fabricação e instalação.

[012] US. 3.979.785 descreve um sistema de amarração de único ponto compreendendo uma boia de amarração e um bosso de ancoragem. O bosso de ancoragem é amarrado por pernas de ancoragem em catenária, e o bosso de ancoragem é conectado à boia de amarração via uma amarra e tornel que permite que a boia de amarração rotacione em relação ao bosso de ancoragem. Um tornel de transferência de carga conecta uma mangueira de carga submarina a um braço de mangueira bifurcado levando a um piano de válvulas do navio.

[013] O sistema de US. 3.979.785 exige equipamento dedicado e montagem especializada. Não é possível usar o sistema de US. 3.979.785 com uma coluna de ascensão contínua; um tornel de caminho de fluido é necessário para fornecer conexões de fluido no nó.

[014] WO 00/51881 descreve um sistema de amarração de único ponto no qual uma linha de amarração e uma mangueira de carregamento giram em torno de um ponto de ancoragem no fundo do mar. Um peso moita segura a linha de amarração à mangueira de carregamento para formar um ponto de divisão entre uma parte inferior e uma parte superior da mangueira. Os sistemas de US. 3.979.785 e WO 00/51881 são relativamente complexos de instalar. Em adição, os modelos limitam o número de amarras que podem ser colocadas diretamente na proa do navio, o que pode comprometer a robustez das amarrações.

[015] Há uma necessidade no mercado por um sistema simples, robusto e econômico que seja usado no contexto de instalações FSO de curto prazo tal como aquelas que servem sistemas de exportação de Teste Estendido em poço (EWTs), bem como no contexto de instalações de médio prazo suportando Sistemas Antecipados de Produção (EPSs) e no contexto de instalações de longo prazo que suportam Sistemas Flutuantes de Armazenamento, Produção e Escoamento de (FPSOs), sistemas Flutuantes de Armazenamento e Escoamento (FSOs), e Sistemas de Carregamento de Petroleiros Cargueiros.

[016] Está dentre os objetivos da invenção fornecer um sistema de amarração e/ou um conjunto de conector que evita ou ao menos suaviza uma ou mais deficiências dos sistemas de amarração previamente propostos, e nos quais os marinheiros podem ter confiança. Um objetivo da invenção é fornecer um sistema de amarração e/ou um conjunto de conector que tem uma boa capacidade de alinhamento do navio com a direção do vento. Outro objetivo da invenção é fornecer um sistema de amarração e/ou um conjunto de conector que facilite as operações rápidas e eficientes de desconexão e reconexão, que seja fácil de instalar e recuperar, que seja fácil e eficiente de usar, e/ou que tenha custos operacionais e de capital relativamente baixos.

[017] Objetivos adicionais da invenção se tornarão claros a partir da leitura da seguinte descrição.

Sumário da Invenção

[018] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um conjunto de conector para um sistema de amarração de navio, o conjunto de conector compreendendo:uma primeira parte configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração;uma segunda parte configurada para ser acoplada a um navio;onde a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que um acoplamento de navio na segunda parte gire em torno do acoplamento de amarração na primeira parte.

[019] Preferencialmente, o conjunto de conector compreende um guia para um duto, que pode ser um duto de transferência de fluido tal como uma coluna de ascensão flexível. Alternativamente ou em adição, o duto pode compreender cabos de energia elétrica ou instrumentação de fibra óptica ou elétrica e cabos de controle. Mais preferencialmente, o conjunto de conector compreende uma abertura para receber um duto. A abertura pode ser orientada substancialmente ao longo de um eixo longitudinal do conjunto de conector, e pode ser concêntrico com o conjunto de conector. O conjunto de conector pode então compreender um núcleo oco que define a abertura. Em uma modalidade preferencial, o conjunto de conector é substancialmente cilíndrico e a abertura é um núcleo oco do cilindro.

[020] A primeira parte pode compreender uma manga e/ou a segunda parte pode compreender uma manga. Preferencialmente, a primeira e a segunda parte compreendem mangas interna e externa que rotacionam entre si.

[021] A primeira parte pode compreender uma manga cilíndrica externa, e/ou pode ser feita de aço. A primeira parte compreende preferencialmente uma pluralidade de acoplamentos de amarração para uma pluralidade de linhas de amarração, acoplamentos que podem ser cavilhas de arganéu ou outros acoplamentos adequados para a conexão de linhas de amarração formadas a partir de amarras, cabos de aço, cabos de polímero, ou um híbrido desses.

[022] A segunda parte pode compreender uma escova cilíndrica interna, e/ou pode ser feita de aço. A segunda parte pode ser disposta ao menos parcialmente dentro da primeira parte, e pode ser giratória com relação à primeira parte.

[023] A segunda parte pode compreender ao menos um acoplamento de navio, e preferencialmente compreende um par de acoplamentos de navio para conexão a um par de linhas superiores ou um breio de uma única linha superior. Preferencialmente, a segunda parte compreende um par de braços de alavanca ou barras de torque, que pode compreender ao menos um acoplamento de navio.

[024] O conjunto de conector pode compreender mancais entre a primeira e a segunda parte, que pode compreender mancais lubrificados por água, e preferencialmente são mancais plásticos radiais e/ou axiais. Alternativamente, os mancais podem ser mancais compostos ou mancais de pista de rolamento.

[025] Preferencialmente, ao menos um dos bordos superior ou inferior da abertura é justo, curvo ou ampliado para ajudar na passagem e/ou guia de um duto. Preferencialmente, a forma de ao menos um dos bordos superior ou inferior é selecionado para alcançar o raio de curvatura mínimo do duto.

[026] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um sistema de amarração de navio compreendendo:um navio; uma ou mais linhas de amarração terminando em ancoras no fundo do mar; e um conjunto de conector;onde o conjunto de conector compreende uma primeira parte acoplada a uma ou mais linhas de amarração e uma segunda parte acoplada a uma linha superior conectada ao navio;onde a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que o navio e a linha superior rotacionem com relação às linhas de amarração.

[027] A invenção então permite que o navio se alinhe com a direção do vento enquanto as linhas de amarração às quais ele está conectado são substancialmente geoestacionárias.

[028] Preferencialmente, o conjunto de conector está localizado em uma profundidade intermediária entre a superfície do mar e o fundo do mar.

[029] As linhas de amarração e/ou a linha superior podem compreender amarras, cabos de aço, cabos de polímero, ou um híbrido desses. As âncoras podem compreender âncoras de incrustação, âncoras empilhadas e/ou âncoras de gravidade, dependendo das condições geotécnicas locais e meteorológicas e oceanográficas.

[030] As linhas de amarração abaixo do conjunto de conector podem ser ajustadas com boias submarinas para melhorar suas características de configuração e reduzir a carga de retirada quando a amarração está sendo instalada ao navio. Isso pode ser particularmente relevante em casos em que as linhas de amarração são correntes.

[031] O sistema pode compreender um par de linhas superiores, ou pode compreender um breio e uma linha superior única. A linha(s) superior(es) pode terminar em boças de amarra, que podem passar através de um calço panamá do navio. A linha(s) superior(es) pode ser fixada por mordente(s) no convés do castelo de proa.

[032] Preferencialmente, o sistema compreende um duto de transferência de fluido, que pode ser uma coluna de ascensão flexível. O duto de transferência de fluido pode ser recebido em uma abertura ou guia do conjunto de conector. A abertura ou guia pode ser um núcleo oco do conjunto de conector e então o duto de transferência de fluido pode passar através do conjunto de conector.

[033] O sistema pode compreender um tornel de fluido, que pode ser um tornel de fluido em linha, e o duto de transferência de fluido pode ser conectado ao tornel.

[034] O sistema pode compreender ainda um conjunto de conexão e desconexão, que pode ser um conjunto de Rápida Conexão e Desconexão (QCDC), e que pode estar localizado na proa do navio ou próximo a ela. O tornel pode ser fixado a uma parte inferior do conjunto de conexão e desconexão, e uma parte superior do conjunto de conexão e desconexão pode ser conectada a um piano de válvulas do navio. Preferencialmente, a parte superior do conjunto de conexão e desconexão é conectado ao piano de válvulas do navio por tubulação rígida, e/ou mais preferencialmente, a parte superior do conjunto de conexão e desconexão é conectada ao piano de válvulas do navio via uma válvula de desligamento de emergência.

[035] O sistema de amarração de navio pode compreender ainda um dispositivo de suporte estendido para o duto que funciona para separar ao menos uma parte superior do duto de uma parte do navio e/ou de uma linha de amarração. O dispositivo de suporte estendido pode compreender uma estrutura em consola, e/ou pode compreender uma rampa alongada para o duto. Preferencialmente, o dispositivo de suporte estendido é isolado das cargas de amarração no conjunto de conector.

[036] O sistema pode compreender uma pluralidade de dutos (que podem ser colunas de ascensão flexíveis), e pode compreender um tornel de múltiplos caminhos. O tornel de fluido de múltiplos caminhos pode ser do tipo toroidal ou outro tipo adequado dependendo das pressões de fluido envolvidas.

[037] Quando o sistema compreende cabos de energia elétrica ou instrumentação de fibra óptica ou elétrica e cabos de controle, ele pode compreender ainda uma caixa de anel coletor montada acima ou no lugar do tornel de fluido.

[038] As modalidades do segundo aspecto da invenção pode incluir uma ou mais características do primeiro aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[039] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um sistema de transferência de fluido ao largo, compreendendo: um navio;um duto de transferência de fluido para transferir fluido para o navio;e um guia de duto de fluido;onde o duto de transferência de fluido passa através do guia de duto de fluido;e onde o guia de duto de transferência de fluido compreende um tornel que permite que os componentes do guia rotacionem em torno do duto de transferência de fluido.

[040] Preferencialmente, o guia compreende um conjunto de conector compreendendo uma primeira parte configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração; uma segunda parte configurada para ser acoplada a um navio; onde a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que o acoplamento do navio na segunda parte gira em torno do acoplamento de amarração na primeira parte.

[041] As modalidades do terceiro aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características do primeiro ou do segundo aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[042] De acordo com um quarto aspecto da invenção, é fornecido um método de deslizar uma amarração de um navio, o método compreendendo: fornecer um sistema compreendendo um navio; um duto de transferência de fluido para transferir fluido para o navio; e um sistema de amarração compreendendo um guia de duto de fluido, um conjunto de conexão e desconexão, e uma boia de abandono; onde o duto de transferência de fluido passa através do guia de duto de fluido, e onde o conjunto de conexão e desconexão compreende uma parte inferior conectada ao duto de transferência de fluido e uma parte superior conectada ao navio;fechar válvulas no conjunto de conexão e desconexão;liberar a parte inferior do conjunto de conexão e desconexão;suportar o guia de duto de fluido usando a boia de abandono; epermitir que o duto de transferência de fluido e a parte inferior do conjunto de conexão e desconexão desçam em relação ao guia.

[043] Preferencialmente, o conjunto de conexão e desconexão é um conjunto de Rápida Conexão e Desconexão (QCDC), que pode estar localizado na proa do navio ou próximo a ela.

[044] Preferencialmente, o guia de duto de transferência de fluido compreende um tornel que permite que os componentes do guia rotacionem em torno do duto de transferência de fluido, e mais particularmente, é um conjunto de conector de acordo com o primeiro aspecto da invenção e/ou suas modalidades preferenciais.

[045] O método pode compreender controlar a descida do duto de transferência de fluido usando uma ou mais linhas empurradoras. Em uma modalidade, a descida é controlada por uma linha empurradora recolhida dupla passando através de um bloco na parte inferior do conjunto de conexão e desconexão.

[046] O método pode compreender desconectar as colunas de ascensão e permitir que elas caiam livres. O método pode compreender permitir que a coluna de ascensão ou colunas de ascensão até que seja retida por um estropo acoplado à corrente de amarração. O método pode compreender subsequentemente desconectar a amarração permitindo que ela caia livre no mar seja suportada por uma boia de abandono. Essa liberação pode ser iniciada por uma única ação no navio.

[047] A parte inferior do conjunto de conexão e desconexão pode ter um pendente e boia marcadora, que pode facilitar a subsequente recuperação e recolhimento da linha empurradora mediante o retorno do navio.

[048] A boia de abandono pode ser projetada para flutuar na superfície do mar ou abaixo da superfície. No último caso, o sistema de amarração pode compreender um pendente adicional e boia marcadora, que pode estar localizado de modo a minimizar o risco de entrelaçamento com um pendente de cabeça de coluna e boia marcadora.

[049] As modalidades do quarto aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características de qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[050] De acordo com um quinto aspecto da invenção, é fornecido um método de amarrar um navio, o método compreendendo: fornecer um navio; um sistema de amarração compreendendo uma boia de abandono e um guia de duto de fluido; e um duto de transferência de fluido para transferir fluido para o navio;onde o sistema de amarração é suportado pela boia de abandono, e o duto de transferência de fluido compreende uma parte inferior de um conjunto de conexão e desconexão acoplado a uma extremidade superior e o duto de transferência de fluido passa através do guia de duto de fluido;elevar o duto de transferência de fluido e a parte inferior do conjunto de conexão e desconexão para ascender em relação ao guia de duto de fluido;acoplar a parte inferior do conjunto de conexão e desconexão a uma parte superior do conjunto de conexão e desconexão localizado no navio;abrir as válvulas no conjunto de conexão e desconexão.

[051] As modalidades do quinto aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características de qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[052] De acordo com um sexto aspecto da invenção, é fornecido um método para transferir um fluido para um navio ao largo, o método compreendendo o uso de um sistema ou método de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspecto da invenção ou suas modalidades preferenciais.

[053] O método pode compreender transferir o fluido para um navio e executar um teste estendido em poço no navio. Alternativamente ou em adição, o método pode compreender transferir um fluido de produção para o navio para armazenamento e/ou transporte. O navio pode compreender Sistemas Antecipados de Produção (EPSs), Sistemas Flutuantes de Armazenamento, Produção e Escoamento de (FPSOs), sistemas Flutuantes de Armazenamento e Escoamento (FSOs), e Sistemas de Carregamento de Petroleiros Cargueiros.

[054] As modalidades do sexto aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características de qualquer um dentre o primeiro ao quinto aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[055] De acordo com um sétimo aspecto da invenção, é fornecido um conjunto de conector para um sistema de amarração de gerador de energia ao largo, o conjunto de conector compreendendo:uma primeira parte configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração;uma segunda parte configurada para ser acoplada a um gerador de energia ao largo;onde a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que um acoplamento de gerador de energia ao largo na segunda parte gire em torno do acoplamento de amarração na primeira parte;e onde o conjunto de conector compreende um guia para um duto.

[056] As modalidades do sétimo aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características de qualquer um dentre o primeiro ao sexto aspecto da invenção ou suas modalidades, ou vice versa.

[057] De acordo com um oitavo aspecto da invenção, é fornecido um sistema de amarração para um dispositivo gerador de energia ao largo, o sistema de amarração compreendendo um dispositivo gerador de energia ao largo, uma ou mais linhas de amarração terminando em âncoras no fundo do mar; um conjunto de conector; e um duto;onde o conjunto de conector compreende uma primeira parte acoplada a uma ou mais linhas de amarração e uma segunda parte acoplada a uma linha superior conectada ao dispositivo gerador de energia ao largo;onde a primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que o dispositivo gerador de energia ao largo e a linha superior rotacionem com relação às linhas de amarração;e onde o conjunto de conector fornece um guia para o duto.

[058] Preferencialmente, o duto é um cabo de transmissão de energia elétrica. Alternativamente ou em adição, o duto pode compreender instrumentação elétrica ou de fibra óptica ou cabos de controle.

[059] O dispositivo gerador de energia ao largo pode compreender um gerador de ondas, ou pode compreender um gerador de marés. Alternativamente, o dispositivo gerador de energia ao largo pode compreender um gerador de turbina eólica.

[060] As modalidades do oitavo aspecto da invenção podem incluir uma ou mais características de qualquer um dentre o primeiro ao sétimo aspecto da invenção e suas modalidades, ou vice versa.

Breve Descrição dos Desenhos

[061] Serão agora descritas, por meio de exemplo somente, várias modalidades da invenção com relação aos desenhos, nos quais:

[062] A FIG. 1 mostra esquematicamente um sistema de amarração operacional de acordo com uma modalidade da invenção em elevação.

[063] A FIG. 2 é uma vista aumentada de uma parte superior do sistema da FIG. 1 em elevação.

[064] A FIG. 3 é uma vista planificada do sistema da FIG. 1.

[065] A FIG. 4 é uma vista de um conjunto de conector de tornel oco de acordo com uma modalidade da invenção em elevação.

[066] A FIG. 5 é uma seção sagital através do conjunto de conector de tornel oco da FIG. 4.

[067] A FIG. 6 é uma seção normal ao eixo do conjunto de conector de tornel oco da FIG. 4.

[068] A FIG. 7 mostra esquematicamente um sistema de amarração abandonado de acordo com uma modalidade da invenção em elevação.

[069] A FIG. 8 é uma vista isométrica de um arranjo de acoplamento de acordo com uma modalidade alternativa da invenção compreendendo um suporte estendido para uma coluna de ascensão de transferência de fluido.

[070] A FIG. 9 é uma vista isométrica de um arranjo de acoplamento de acordo com uma modalidade alternativa adicional da invenção compreendendo um suporte estendido para uma coluna de ascensão de transferência de fluido com um par de mordentes.

[071] A FIG. 10 é uma vista isométrica de um arranjo de acoplamento de acordo com uma modalidade alternativa adicional da invenção compreendendo uma estrutura em consola e um suporte estendido para uma coluna de ascensão de transferência de fluido.

[072] A FIG. 11 é uma vista isométrica de um arranjo de acoplamento de acordo com uma modalidade alternativa adicional da invenção compreendendo uma estrutura em consola e um suporte estendido para uma coluna de ascensão de transferência de fluido.

Descrição Detalhada da Invenção

[073] Voltando primeiramente à FIG. 1, é mostrado um grupo de linhas de amarração em catenária 1 subindo de âncoras no fundo do mar até um conjunto de conector de tornel oco 2 com cada linha sendo parcialmente suportada por uma boia no fundo do mar 3. O conjunto de conector de tornel oco é, por sua vez, acoplado pela linha de amarração superior 4 à proa do navio 5. É mostrado uma coluna de ascensão de transferência de fluido flexível 6 em configuração de onda ascendente a partir do fundo do mar para o conjunto de conector de tornel oco 2 e então para uma ancoragem de Rápida Conexão e Desconexão (QCDC) 7 próxima da proa do navio.

[074] Voltando em seguida para a FIG. 2, é mostrada em mais detalhes a linha de amarração superior 4 acoplada a um boça de amarra 8 que passa através do calço panamá 9 e do estropo de proa 10 para conectar à linha de retirada 11 implantada a partir do guincho de retirada 12. O QCDC é mostrado em mais detalhes dividido em seus componentes, ou seja, o conjunto QCDC superior 7a, que é fixado seguramente ao navio, o conjunto QCDC inferior 7b, que na condição operacional, é mantido nas garras do conjunto QCDC superior 7a, e o tornel de fluido em linha 7c, que é fixado ao conjunto QCDC inferior 7b acima dele e à cabeça da coluna de ascensão 6 abaixo dele. O conjunto QCDC superior 7a e o conjunto QCDC inferior 7b incluem válvulas de esfera antitransbordamento hidraulicamente acionadas.

[075] Voltando à FIG. 3, é mostrada uma vista planificada das características mencionadas anteriormente. Em adição, é mostrada a válvula de Desligamento de Emergência (ESV) obrigatória. Localizada no convés do castelo de proa do navio durante a operação normal está uma boia de abandono 14 acoplada à linha de retirada de amarração em um ponto externo do calço panamá.

[076] Voltando agora às FIGs. 4 a 6, é mostrado o conjunto de conector de tornel oco em elevação externa e seções sagitais respectivamente. O cilindro externo 2a abrange o cilindro interno 2b, enquanto as placas de extremidade 2c retêm os mancais radiais dentro e ajudam na transferência de carga axial. O breio da linha de amarração superior 4 é acoplado às barras de torque 2d (como também visível na FIG. 3). A FIG. 5 mostra os mancais radiais plásticos lubrificados com água 2f entre os cilindros interno e externo. O mancal pode, por exemplo, ser um mancal anular, do tipo fornecido por Thordon Bearings Inc., embora outros tipos de mancal possam ser usados.

[077] Na FIG. 6, as características mencionadas anteriormente do conjunto de conector de tornel oco são mostradas a partir de um ponto de vista diferente e, em adição, as barras de torque 2d são mais claramente indicadas. Embora os mancais radiais plásticos lubrificados 2f tenham um baixo coeficiente de atrito quando se movendo contra o aço usinado, a conexão do breio de linha de amarração superior via as barras de torque 2d dá garantia adicionada de que o atrito de partida será superado à medida que o navio se alinha com a direção do vento com o azimute alterado da carga ambiental.

[078] O conjunto de conector de tornel oco está localizado em uma profundidade intermediária entre a superfície do mar e o fundo do mar e consiste de (a) uma manga cilíndrica externa, que pode ser feita de aço, carregando cavilhas de arganéu para a conexão de ao menos três linhas de amarração irradiando a partir deles, linhas de amarração que podem ser feitas de corrente, cabo de aço, cabo de polímero ou um híbrido desses e que terminam em âncoras no fundo do mar, que podem ser âncoras de incrustação, âncoras empilhadas ou âncoras de gravidade dependendo das condições locais geotécnicas e meteorológicas e oceanográficas, e (b) uma escova cilíndrica interna, que pode ser feita de aço, que está localizada dentro da manga externa e pode rotacionar dentro da manga com a ajuda de mancais plásticos radiais e axiais lubrificados com água e aos quais é afixado próximo de sua extremidade superior um par de braços de alavanca ou barras de torque conectadas a um par de linhas superiores ou ao breio de uma única linha terminando em boças de amarra passando através do calço panamá e fixado por estropo(s) de proa no convés do castelo de proa. O arranjo permite que o cilindro interno rotacione com o navio se alinhando com a direção do vento enquanto o cilindro externo conectado às linhas de amarração permanece sensivelmente geoestacionária.

[079] A coluna de ascensão de transferência de fluido ascendente a partir do fundo do mar passa através do núcleo oco do cilindro interno, cujos bordos superior e inferior são justos para corresponder ao Raio de Curvatura Mínimo (MBR) da tubulação de coluna de ascensão, e prossegue então para uma tornel de fluido em linha fixado à parte inferior de um conjunto de Rápida Conexão e Desconexão (QCDC) montado em frente da proa do navio e/ou logo adjacente a ela. A tubulação flexível ou rígida conecta o conjunto QCDC superior ao piano de válvulas do navio via a Válvula de Desligamento de Emergência (ESV). Pode haver mais de uma coluna de ascensão de fluido, caso no qual o tornel de fluido precisará ser um tornel de múltiplos caminhos do tipo toroidal ou de outro tipo adequado dependendo das pressões de fluido envolvidas. Em adição ou ao invés de colunas de ascensão de fluido, pode haver cabos de energia elétrica ou instrumentação elétrica ou de fibra óptica e cabos de controle, caso no qual haverá uma necessidade por uma caixa de anel coletor montada acima ou em lugar do tornel de fluido.

[080] A redundância dessa parte do sistema de amarração abaixo do conjunto de conector de tornel oco pode ser fornecida aumentando-se o número de linhas de amarração. A redundância dessa parte do sistema de amarração acima do conjunto de conector de tornel oco pode ser alcançada fornecendo-se duas linhas superiores, cada linha sendo acoplada ao conjunto de conector de tornel oco por seu próprio breio às barras de torque.

[081] As linhas de amarração abaixo do conjunto de conector de tornel oco pode ser ajustadas com boias submarinas para melhorar a configuração de amarras e para reduzir a carga de retirada quando instalando a amarração ao navio. Isso pode ser particularmente relevante em casos em que as linhas de amarração são correntes.

[082] Quando o navio está para deslizar sua amarração, ou para levar sua carga ao porto ou em resposta a um aviso de tempestade severa, as válvulas QCDC são desligadas e as garras QCDC são abertas jogando assim a cabeça da coluna de ascensão com o tornel de fluido e o conjunto QCDC inferior na água, a coluna de ascensão deslizando através do núcleo do conjunto de conector de tornel oco até que ela fique no topo dele. Essa descida é controlada, por exemplo, por uma linha empurradora recolhida dupla passando através de um bloco no conjunto QCDC inferior. Quando a descida está completa, a extremidade da linha empurradora é liberada e a mesma é retirada do bloco e recolhida para o convés do navio. O conjunto QCDC inferior tem um pendente e uma boia marcadora acoplados para subsequente recuperação e passagem da linha empurradora mediante o retorno do navio.

[083] A boia de abandono é agora desamarrada, o estropo de proa é aberto, e a linha de retirada é transferida pelo guincho de retirada até que a boia de abandono fosse lançada ao mar e suporta o peso do sistema de amarração. A linha de retirada, que está agora folgada, é imediatamente desconectada e o navio desvia da amarração antes de navegar novamente. A boia de abandono pode ser projetada para flutuar na superfície do mar ou abaixo da superfície. No último caso, um pendente adicional e boia marcadora são necessários e são localizados de modo a minimizar o risco de entrelaçamento com o pendente de cabeça da coluna de ascensão e marcador.

[084] Em uma modalidade alternativa, que pode ser preferencial em algumas implementações, o método de desconexão compreende primeiro desconectar a coluna(s) de ascensão e permitir que elas caiam livres até que sejam retidas por um estropo acoplado à corrente de amarração. Subsequentemente, a amarração é desconectada permitindo que ela caia livre no mar e seja suportada por uma boia de abandono. Essa liberação pode ser iniciada por uma única ação no navio.

[085] Voltando à FIG. 7, é mostrado um arranjo geral em elevação do sistema após abandono e partida do navio. É mostrada uma boia de abandono 14 suportando o sistema de amarração de abandono e um pendente 15 e boia marcadora 16 para ajudar em sua subsequente recuperação. É mostrado o conjunto QCDC inferior 7b e o tornel de fluido 7c que desceu com a cabeça de coluna de ascensão até que eles estejam no conjunto de conector de tornel oco 2 após a parte superior da coluna de ascensão de fluido 6 ter descido através do conector de tornel oco e agora fica abaixo dele. É também mostrado um pendente 17 e um arranjo de boia marcadora acoplados ao conjunto QCDC inferior 7b e tendo um comprimento destinado para minimizar o risco de entrelaçamento com o pendente da boia de abandono 15.

[086] O procedimento de retirada de amarração no retorno do navio ao campo é o reverso do anterior com a diferença de que os pendentes têm que ser agarrados a partir do castelo de proa ou recuperados com a ajuda de um time implantado a partir do navio em um bote inflável de borracha (RIB).

[087] Na modalidade anterior, a coluna de ascensão de transferência de fluido 6 é acoplada a uma ancoragem de Rápida Conexão e Desconexão (QCDC) montada em uma curta estrutura em consola próxima da proa. Aprecia-se que outros arranjos de acoplamento das correntes de amarração e coluna de ascensão podem ser usados dentro do escopo da invenção, e modalidades são mostradas nas FIGs. 8 a 11.

[088] Com relação à FIG. 8, é mostrada uma vista isométrica de um conjunto de acoplamento de acordo com uma modalidade alternativa da invenção, geralmente representado em 80. Essa modalidade compreende um único mordente 81 a partir do que um boça de amarra 84 passa através de um calço 82 na proa 24 do navio 25 para o conjunto de conector 2. A coluna de ascensão de transferência de fluido 6 passa através do conjunto de conector 2 para um dispositivo de suporte estendido na forma de rampa alongada 83. A rampa alongada 83 é montada em uma estrutura 85 na proa do navio e se estende a partir da proa 24. A coluna de transferência de fluido 6 passa sobre a rampa 83 de modo que a posição superior da coluna de ascensão 6 seja separada do calço 82 e do casco do navio 25. A rampa 83 fornece então uma estrutura em consola que impede que a coluna de ascensão 6 vá de encontro com o navio e fornece uma separação entre o caminho da coluna de ascensão 6 e o boça de amarra 84.

[089] A FIG. 9 é uma vista isométrica de uma modalidade alternativa da invenção, compreendendo um conjunto de acoplamento geralmente mostrado em 90, que é similar ao conjunto 80 e será entendido a partir da FIG. 8 e da descrição em anexo. O conjunto 90 difere do 80 pelo fato de que o conjunto de conector 2’ é acoplado ao navio por mordentes duplos 91. O par de boça de amarra 94 passa através de um par de calços 92 na proa 34 do navio 35, e com o conjunto 80, a coluna de ascensão 6 passa sobre uma rampa alongada 93 em uma estrutura 95. A rampa 93 fornece um dispositivo de suporte estendido que separa a coluna de ascensão da proa 34 do navio 35 e o caminho dos boças de amarra 94.

[090] A FIG. 10 é uma vista isométrica de uma modalidade alternativa adicional da invenção, geralmente mostrada em 100. Novamente, essa modalidade será entendida a partir da modalidades das FIGs. 8 e 9 e da descrição em anexo. Entretanto, o conjunto 100 compreende uma estrutura em consola 105 que se estende sobre o equipamento de convés de castelo de proa no navio 45. A estrutura em consola 105 fornece um curto rebatimento para levantar os boças de amarra 104 acoplados ao conjunto de conector 42. A estrutura em consola 105 também suporta uma rampa alongada 103 que se estende sobre a estrutura 105 e fornece um rebatimento mais longo para a coluna de ascensão 46 que separa a posição da mesma da proa 44 do navio 45 e os boças de amarra 104. Nota-se que nesta modalidade, a coluna de ascensão 46 compreende um par de dutos de coluna de ascensão, e o conjunto de conector 42 compreende múltiplas (neste caso cinco) linhas de amarração em catenária 47 a âncoras submarinas.

[091] Um conjunto de acoplamento alternativo adicional é mostrado na FIG. 11, geralmente representado em 110. O conjunto de acoplamento 110 é similar ao conjunto 100 e será entendido a partir da FIG. 10 e da descrição em anexo. Entretanto, nesta modalidade, uma estrutura em consola 115 se estende em torno do equipamento de castelo de proa (ao contrário do conjunto 100 no qual a estrutura em consola 105 é construída e se estende sobre o equipamento de convés de castelo de proa). A estrutura em consola 115 fornece ancoragem para um par de boças de amarra 114 e suporta uma rampa em consola de coluna de ascensão estendida 113 que separa a posição da coluna de ascensão 46 do casco do navio 55 e das boças de amarra 114.

[092] O conjunto de conector das modalidades descritas da invenção é configurado de modo que a coluna de ascensão é isolada do nó do sistema de amarração (isto é, do conjunto de conector). Isso facilita o fornecimento de um dispositivo de suporte estendido, de modo que a rampa alongada descrita com relação às FIGs. 8 a 11 seja fornecida para a coluna de ascensão. Não se exige que o dispositivo de suporte estendido para a coluna de ascensão suporte as cargas totais de amarração do navio, à medida que o conector isola a coluna de ascensão das cargas de amarração. A parte superior da coluna de ascensão flexível pode ser prontamente separada da proa do navio e/ou das boças de amarra, por exemplo, por uma simples rampa alongada como ilustrado nas modalidades das FIGs. 8 a 11, que precisa somente suportar as cargas associadas com a própria coluna de ascensão flexível.

[093] A invenção fornece um conjunto de conector para um sistema de amarração de navio. O conjunto de conector tem uma primeira parte configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração, e uma segunda parte configurada para ser acoplada a um navio. A primeira e a segunda parte são giratórias entre si para permitir que um acoplamento de navio na segunda parte gire em torno do acoplamento de amarração na primeira parte. Em uma modalidade preferencial, o conjunto de conector compreende um guia para um duto, que pode ser um duto de transferência de fluido tal como uma coluna de ascensão flexível. A invenção também fornece um sistema de amarração de navio compreendendo o conjunto de conector e método de uso.

[094] A presente invenção refere-se a um conjunto de conector de tornel oco para conectar um navio a um arranjo de amarração em um ambiente ao largo, a um navio acoplado a tal conjunto de conector, a um sistema de amarração de navio ao largo contendo tal conjunto de conector, e a uma ou mais colunas de transferência de fluido ou cabos ascendentes a partir do fundo do mar e passando, de forma solta, através do conjunto de conector e então para o castelo de proa do navio via um tornel de fluido e/ou caixa de anel coletor.

[095] A presente invenção cria um arranjo aprimorado para amarrar um petroleiro em uma localização ao largo e transferir óleo ou outros fluidos entre uma tubulação submarina e o petroleiro de uma maneira que possibilite que o petroleiro se alinhe com a direção do vento irrestritamente em resposta à mudança de tempo e direções de fluxo das marés. O arranjo elimina a necessidade de qualquer invasão significativa do casco ou convés do petroleiro de modo que um navio de oportunidade pode ser empregado e pode ser retornado para o comércio marítimo normal no fim do período do projeto. As modalidades da invenção permitem a rápida conexão do petroleiro à amarração e coluna de ascensão e a rápida desconexão. O sistema pode ser configurado usando componentes que são itens de indústria de óleo e gás ao largo ou marinha padrão que estão prontamente disponíveis para compra ou locação no mercado. O novo conjunto de conector de tornel oco une as partes superior e inferior do arranjo de linhas de amarração e a coluna de transferência de fluido ascende através do conjunto de conector em seu caminho do fundo do mar à proa do navio. Ao fornecer um conjunto de conector que funciona como um tornel de amarração no nó, que é projetado de tal forma a permitir que a coluna(s) de ascensão passe através de seu centro, fornece o sistema de amarração com capacidade de alinhamento do navio com a direção do vento.

[096] Uma modalidade preferencial apresenta um cilindro externo geoestacionário conectado às linhas de amarração principais e um cilindro interno conectado por uma ou mais linhas de amarração superiores ao navio que está livre para se alinhar com a direção do vento. Os dois cilindros são separados por mancais radiais plásticos lubrificados com água de um tipo já amplamente usado em aplicações na indústria naval, marítima e ao largo. O sistema pode ser usado com uma pluralidade de colunas de ascensão.

[097] As modalidades anteriores referem-se a sistemas de amarração de navios, mas está claro que a invenção também tem aplicação à amarração de outros tipos de embarcações ao largo incluindo plataformas de perfuração e dispositivos geradores de energia ao largo. Em um aspecto da invenção, o conjunto de conector é usado para amarrar um dispositivo gerador de ondas ao largo, onde um duto de transmissão de energia é guiado através do conjunto de conector.

[098] Várias modificações podem ser feitas dentro do escopo da invenção, como aqui pretendido, e as modalidades da invenção podem incluir combinações de características que não aquelas expressamente descritas aqui.

Claims

1. Conjunto de conector (2) para um sistema de amarração de navio, o conjunto de conector compreendendo:uma primeira parte (2a) compreendendo um acoplamento de amarração, a primeira parte configurada para ser acoplada a uma ou mais linhas de amarração (1);uma segunda parte (2b) compreendendo um acoplamento de navio (4), a segunda parte configurada para ser acoplada a um navio, onde a primeira e a segunda partes são giratórias entre si para permitir que o acoplamento do navio na segunda parte para girar em torno do acoplamento de amarração na primeira parte e onde a segunda parte é disposta ao menos parcialmente dentro da primeira parte;um duto de transferência de fluido (6); eum guia (2e) para o duto de transferência de fluido,CARACTERIZADO pelo fato de que o guia compreende uma abertura na segunda parte através da qual o duto de transferência de fluido é recebido;onde a abertura tem bordos superior e inferior que são curvos para ajudar na passagem do duto de transferência de fluido através da abertura, as formas dos bordos superior e inferior são selecionadas para corresponder a um raio de curvatura mínima do duto de transferência de fluido.

2. Conjunto de conector, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda parte (2b) é disposta substancialmente dentro da primeira parte (2a).

3. Conjunto de conector, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto de transferência de fluido (6) é móvel em uma direção axial em relação ao conjunto de conector (2).

4. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto de transferência de fluido (6) é móvel de forma rotacional em relação ao conjunto de conector (2).

5. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a abertura compreende uma inserção tendo uma forma selecionada para corresponder ao raio de curvatura mínimo do duto de transferência de fluido (6).

6. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira (2a) e a segunda (2b) partes compreendem mangas interna e externa que são giratórias entre si.

7. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte (2a) compreende uma pluralidade de acoplamentos de amarração para uma pluralidade de linhas de amarração (1).

8. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda parte (2b) compreende uma escova cilíndrica interna.

9. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda parte (2b) compreende um par de braços de alavanca que fornecem ao menos um acoplamento de navio.

10. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente mancais entre a primeira (2a) e a segunda (2b) parte.

11. Conjunto de conector, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que os mancais são mancais lubrificados à água.

12. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de suporte estendido para o duto de transferência de fluido (6) que funciona para separar ao menos uma parte superior do duto de transferência de fluido de uma parte das uma ou mais linhas de amarração (1).

13. Conjunto de conector, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de suporte estendido compreende uma estrutura em consola.

14. Conjunto de conector, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de suporte estendido compreende uma rampa alongada para o duto de transferência de fluido (6).

15. Conjunto de conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de suporte estendido é isolado das cargas de amarração no conjunto de conector.