BR112014010041B1 - Montagem de riser e método para proporcionar uma montagem de riser - Google Patents

Abstract

montagem de riser e método para proporcionar uma montagem de riser trata-se de uma montagem de riser e um método para produzir uma montagem de riser para transportar fluidos a partir de um local submarino. a montagem inclui um riser que compreende pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante e uma extremidade adicional; pelo menos um elemento de flutuação para permitir que uma porção do riser forme uma configuração de flexão em alquebramento e uma porção adjacente do riser forme uma configuração de flexão em contra-alquebramento; e um elemento de peso proporcionado entre a primeira extremidade do riser e o pelo menos um elemento de flutuação, de modo que em uma posição de implantação inicial, o elemento de peso seja proporcionado pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra-alquebramento do riser.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma montagem de riser e a um método para proporcionar uma montagem de riser. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção se refere a uma montagem de riser adequada para uso na indústria de petróleo e gás, para ajudar a evitar movimentos indesejados de módulos flutuantes após a instalação.

[002] Tradicionalmente, utilizam-se canos flexíveis para transportar fluidos de produção, tais como petróleo e/ou gás e/ou água, a partir de um local para outro. Os tubos flexíveis são particularmente úteis na conexão de um local submarino (que pode estar profundamente sob a água, digamos 1000 metros ou mais) até um local a nível do mar. Os tubos podem ter um diâmetro interno de tipicamente até cerca de 0,6 metro. Os tubos flexíveis são genericamente formados como uma montagem de um corpo de tubo flexível e um ou mais encaixes de extremidade. O corpo de tubo é tipicamente formado como uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. A estrutura de tubo permite grandes deflexões sem causar estresses de flexão que prejudicam a funcionalidade do tubo ao longo de sua vida útil. O corpo de tubo é genericamente construído como uma estrutura combinada incluindo camadas metálicas e poliméricas.

[003] Em designs de tubos flexíveis conhecidos, o tubo inclui uma ou mais camadas de armadura de tensão. A carga primária sobre tal camada é denominada como tensão. Em aplicações de alta pressão, a camada de armadura de tensão experimenta altas cargas de tensão a partir da carga de tampa de extremidade de pressão interna, bem como peso. Isto pode causar falhas no tubo flexível, tais condições são experimentadas durante períodos de tempo prolongados.

[004] Uma técnica tentada no passado que aliviou de certa forma o problema supramencionado é a adição de auxiliares de flutuação em locais predeterminados ao longo do comprimento de um riser. Os auxiliares de flutuação também proporcionam um içamento para cima para neutralizar o peso do riser, efetivamente tomando uma porção do peso do riser, em vários pontos ao longo de seu comprimento. O emprego de auxiliares de flutuação envolve um custo de instalação relativa- mente menor comparado a algumas outras configurações, tal como uma estrutura de arco em águas intermediárias, e também permite um tempo de instalação relativa- mente mais rápido. Exemplos de configurações de riser conhecidas que usam auxiliares de flutuação para suportar a seção intermediária do riser são mostradas nas Figuras 1a e 1b, que mostram a configuração de 'onda acentuada' e a configuração de 'onda lenta’, respectivamente. Nessas configurações, proporciona-se uma montagem de riser 200 adequada para transportar fluidos de produção, como petróleo e/ou gás e/ou água a partir de um local submarino para uma instalação flutuante 202, tal como uma plataforma, bóia ou navio. O riser é proporcionado como um riser flexível, isto é, incluindo um tubo flexível, e inclui módulos de flutuação discretos 204 fixados ao mesmo. O posicionamento dos módulos de flutuação e tubos flexíveis pode ser disposto para fornecer uma configuração de onda acentuada 206i ou uma configuração de onda lenta 2062.

[005] As configurações de riser ondulado conforme mostrado nas Figuras 1a e 1b são geralmente usadas em aplicações de águas rasas a fim de permitir excursões de embarcações a partir do ponto onde o riser entra em contato com o leito marítimo.

[006] No entanto, em algumas aplicações, os módulos de flutuação podem reagir a mudanças no peso da montagem de riser, por exemplo, causadas por in-crustações marinhas (mariscos e outras vidas marinhas e/ou detritos marinhos que se fixem ao riser). Alternativa ou adicionalmente, a montagem de riser e/ou os módulos de flutuação podem experimentar uma alteração gradual (ou repentina) em densidade de conteúdo devido ao desgaste diário por movimento ou geral, por exemplo. Isto pode fazer com que o grau de suporte de flutuação ou flutuação líquida (e, portanto, a altura relativa acima do leito marítimo) do riser se altere. Qualquer alteração no grau de suporte de flutuação pode ter um efeito adverso sobre o alívio de tensão proporcionado ao tubo flexível, o que poderiam, em última análise, reduzir a vida útil de um riser.

[007] Adicionalmente, essas alterações em peso poderiam levar a uma situação indesejável onde a montagem de riser desvia completamente de sua configuração designada seja emergindo à superfície da água ou afundando ao leito marítimo. Isto é particularmente aplicável a aplicações de águas rasas (menores que 1000 pés (304,8 metros)), visto que qualquer alteração em flutuação tem um efeito mais pronunciado sobre a alteração de peso em profundidades rasas. Interferências a quaisquer montagens de riser ou estruturas de embarcações adjacentes poderiam se tornar um problema.

[008] O documento WQ2009/063163, aqui incorporado a título de referência, revela um tubo flexível incluindo correntes de peso presas a uma série de módulos de flutuação no tubo. As correntes ficam penduradas a partir dos módulos de flutuação, estendendo-se para baixo ao leito marítimo e tendo uma porção de extremidade situada no leito marítimo. O peso associado a cada comprimento de corrente neutraliza a flutuação proporcionada pelo respectivo módulo de flutuação ao qual esta é presa. Ou seja, quando a densidade de uma seção de riser reduzir e o tubo começar a se elevar em direção à superfície da água, a quantidade de corrente suspensa entre o módulo de flutuação e o leito marítimo é aumentada (isto é, mais pesada), compensando, assim, a tendência do tubo em se elevar para cima. Quando a densidade de uma seção de riser aumentar e o tubo começar a descer em direção ao leito marítimo, a quantidade de corrente suspensa entre o módulo de flutuação e o leito marítimo é reduzida (isto é, mais leve), novamente compensado a tendência do tubo de descer ao leito marítimo.

[009] Seria útil proporcionar uma alternativa à montagem descrita no do-cumento W02009/063163.

[010] Além disso, particularmente em aplicações de águas rasas, seria útil que fosse capaz de garantir um determinado afastamento mínimo entre uma auto-denominada como flexão em contra-alquebramento e o leito marítimo, e também entre uma autodenominada como flexão em alquebramento e a superfície do oceano e/ou uma embarcação ou estrutura na superfície. Uma flexão em contra- alquebramento 208 é uma flexão em formato de U em um riser e uma flexão em alquebramento 210 é uma flexão em formato de U invertido em um riser (conforme indicado na Figura 1a). Isto ajudaria a garantir que o riser não emerja à superfície da água nem afunde ao leito marítimo, nem colida contra uma embarcação ou outra estrutura.

[011] Um objetivo das modalidades da presente invenção consiste em proporcionar uma montagem de riser e um método para fabricação de uma montagem de riser adequada para operar em águas rasas.

[012] Um objetivo das modalidades da presente invenção consiste em proporcionar uma montagem de riser à qual os módulos de flutuação podem ser presos ou são incluídos integralmente a fim de proporcionar as vantagens de um riser flutuante, sem as desvantagens associadas às variações em peso do riser.

[013] Um objetivo das modalidades da presente invenção consiste em proporcionar uma montagem de riser que tenha custos de instalação relativamente baixos e curto tempo de instalação, comparados a montagens de riser conhecidas.

[014] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, proporci- ona-se uma montagem de riser para transportar fluidos a partir de um local submarino, que compreende: um riser que compreende pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante e uma extremidade adicional; pelo menos um elemento de flutuação para permitir que uma porção do riser forme uma configuração de flexão em alquebramento e uma porção adjacente do forme uma configuração de flexão em contra-alquebramento; e um elemento de peso proporcionado entre a primeira extremidade do riser e pelo menos um elemento de flutuação, de modo que em uma posição de implantação inicial, o elemento de peso seja proporcionado pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra- alquebramento do riser.

[015] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, propor- ciona-se uma montagem de riser para transportar fluidos a partir de um local submarino, que compreende: um riser que compreende pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante e uma extremidade adicional; meios para manter uma porção de flexão em alquebramento do riser a uma distância predeterminada a partir da superfície da água em uso; e um elemento de travamento para prender o riser na região da extremidade adicional a uma estrutura fixa.

[016] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, proporci- ona-se um método para proporcionar uma montagem de riser para transportar fluidos a partir de um local submarino, que compreende: proporcionar um riser que compreenda pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma insta-lação flutuante e uma extremidade adicional; proporcionar pelo menos um elemento de flutuação para permitir que uma porção do riser forme uma configuração de flexão em alquebramento e uma porção adjacente do riser forme uma configuração de flexão em contra-alquebramento; e proporcionar um elemento de peso entre a primeira extremidade do riser e o pelo menos um elemento de flutuação, de modo que em uma posição de implantação inicial, o elemento de peso seja proporcionado pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra-alquebramento do riser.

[017] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, proporcio- na-se um método para proporcionar uma montagem de riser para transportar fluidos a partir de um local submarino, que compreende: proporcionar um riser que compreenda pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma insta-lação flutuante e uma extremidade adicional; proporcionar meios para manter uma porção de flexão em alquebramento do riser a uma distância predeterminada a partir da superfície da água em uso; e proporcionar um elemento de travamento para prender o riser na região da extremidade adicional a uma estrutura fixa.

[018] Determinadas modalidades da invenção proporcionam a vantagem que se fornece uma montagem de riser que seja menos sensível à mudança de peso do riser ou à mudança de flutuabilidade do riser em relação a algumas configurações conhecidas. Por exemplo, um elemento de peso proporcionados pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra-alquebramento do riser pode ser usado para compensar uma flutuabilidade inicial relativamente maior de uma seção de riser em uma porção de flexão em alquebramento adjacente. Em tempo, à medida que o peso do riser se altera, por exemplo, o aumento de peso devido à ocorrência de incrustações marinhas, e similares, a maior parte do riser afundará em direção ao leito marítimo. A alteração na configuração geral do riser significará que o elemento de peso se moverá efetivamente para a porção mais vertical (a seção suspensa) do riser, ao invés de ficar localizada na flexão em contra-alquebramento. Naturalmente, o elemento de peso não se moverá em relação ao riser. No entanto, a quantidade de tubo flexível sendo suspensa aumentará, e o tubo sendo previamente parte da flexão em contra-alquebramento se tomará parte da seção suspensa. Como tal, o peso do elemento de peso será tomado pela instalação flutuante e não pelos módulos de flutuação.

[019] Determinadas modalidades da invenção proporcionam a vantagem que se fornece uma montagem de riser que possa compensar automaticamente variações em peso de riser ou flutuabilidade de riser.

[020] Determinadas modalidades da invenção proporcionam a vantagem que se fornece uma montagem de riser que possa ser instalada de modo relativa- mente rápido e em custos relativamente baixos comparados a configurações conhecidas.

[021] Determinadas modalidades da invenção proporcionam a vantagem que se fornece uma montagem de riser que seja projetada para garantir uma determinada distância de afastamento mínima entre uma flexão em contra-alquebramento e o leito marítimo, e também entre uma flexão em alquebramento e a superfície do mar ou embarcação ou estrutura em superfície. Isto ajuda a garantir que o riser não emerja à superfície da água, nem colida com a instalação flutuante a partir da qual o mesmo é suspenso, nem afunde para se chocar com o leito marítimo, qualquer um destes poderia causar danos à montagem de riser.

[022] As modalidades da invenção são adicionalmente descritas com refe-rência aos desenhos em anexo, em que: A Figura 1a ilustra uma montagem de riser conhecida; A Figura 1 b ilustra outra montagem de riser conhecida; A Figura 2 ilustra um corpo de tubo flexível; A Figura 3 ilustra outra montagem de riser; A Figura 4 ilustra uma montagem de riser da presente invenção; A Figura 5 ilustra outra montagem de riser da presente invenção; A Figura 6 ilustra outra montagem de riser da presente invenção; A Figura 7 ilustra outra montagem de riser da presente invenção; A Figura 8 é um fluxograma que ilustra um método da presente invenção; e A Figura 9 é um fluxograma que ilustra outro método da presente invenção.

[023] Nos desenhos, referências numéricas similares se referem a partes similares.

[024] Ao longo desta descrição, será feita referência a um tubo flexível. Compreender-se-á que um tubo flexível é uma montagem de uma porção de um corpo de tubo e um ou mais encaixes de extremidade, sendo que em cada um desses uma respectiva extremidade do corpo de tubo é encerrada. A Figura 2 ilustra como o corpo de tubo 100 é formado de acordo com uma modalidade da presente invenção a partir de uma combinação de materiais em camadas que forma um conduto contendo pressão. Embora uma série de camadas particulares seja ilustrada na Figura 2, deve-se compreender que a presente invenção é amplamente aplicável a estrutura de corpo de tubo coaxial incluindo duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de materiais possíveis. Deve-se notar, ainda, que as espessuras de camada são mostradas somente por propósitos ilustrativos.

[025] Conforme ilustrado na Figura 2, um corpo de tubo inclui uma camada de carcaça mais interna opcional 101. A carcaça proporciona uma construção integrada que pode ser usada como a camada mais interna para evitar, total ou parcialmente, o colapso de uma bainha de pressão interna 102 devido à descompressão do tubo, pressão externa, e pressão de armadura de tensão e cargas de esmagamento mecânico. Avaliar-se-á que determinadas modalidades da presente invenção são aplicáveis a operações de 'furo liso' (isto é. sem uma carcaça) bem como a aplicações 'furo áspero’ (com uma carcaça).

[026] A bainha de pressão interna 102 atua como uma camada retentora de fluido e compreende uma camada de polímero que garante a integridade de flui- do interno. Deve-se compreender que esta camada pode compreender uma série de subcamadas. Avaliar-se-á que quando a camada de carcaça opcional for utilizada, a bainha de pressão interna é geralmente referida pelos indivíduos versados na técnica como uma camada de barreira. Em operação sem essa carcaça (a autodenominada operação de furo liso) a bainha de pressão interna pode ser referida como liner.

[027] Uma camada de armadura de pressão opcional 103 é uma camada estrutural com um ângulo de assentamento próximo a 90° que aumenta a resistência do tubo flexível para pressão interna e externa e cargas de esmagamento. A camada também suporta estruturalmente a bainha de pressão interna, e consiste tipicamente em uma construção integrada.

[028] O corpo de tubo flexível também inclui uma primeira camada de ar-madura de tensão opcional 105 e uma segunda camada de armadura de tensão opcional 106. Cada camada de armadura de tensão é uma camada estrutural com um ângulo de assentamento tipicamente entre 10° e 55°. Cada camada é usada para sustentar cargas de tensão e pressão interna. As camadas de armadura de tensão são geralmente contra-enroladas em pares.

[029] O corpo de tubo flexível mostrado também inclui camadas de fita 104 que ajudam a conter as camadas subjacentes e até certo ponto evitar a abrasão entre as camadas adjacentes.

[030] O corpo de tubo flexível também inclui tipicamente camadas opcionais de isolamento 107 e uma bainha externa 108, que compreende uma camada de polímero usada para proteger o tubo contra condições ambientais externas, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[031] Cada tubo flexível compreende pelo menos uma porção, algumas vezes referida como um segmento ou seção de corpo de tubo 100 junto a um encaixe de extremidade localizado em pelo menos uma extremidade do tubo flexível. Um encaixe de extremidade proporciona um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um conector. As diferentes camadas de tubo conforme mostrado, por exemplo, na Figura 2 são encerradas no encaixe de extremidade de modo que transfira a carga entre o tubo flexível e o conector.

[032] A Figura 3 ilustra uma montagem de riser 300 adequada para transportar fluidos de produção, como petróleo e/ou gás e/ou água a partir de um local submarino 321 para uma instalação flutuante 322. Por exemplo, na Figura 3, o local submarino 321 inclui uma linha de fluxo submarina. A linha de fluxo flexível 325 compreende um tubo flexível, completamente ou em parte, situada no leito marítimo 324 ou enterrada abaixo do leito marítimo e usada em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser proporcionada por uma plataforma e/ou bóia ou, conforme ilustrado na Figura 3, um navio. A montagem de riser 300 é proporcionada como um riser flexível, isto é, um tubo flexível 323 que conecta o navio à instalação no leito marítimo. O tubo flexível pode ser dividido em segmentos de corpo de tubo flexível com encaixes de extremidade de conexão.

[033] Avaliar-se-á que existem diferentes tipos de riser, conforme é bem conhecido pelos indivíduos versados na técnica. As modalidades da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de riser, tal como livremente suspenso (riser livre catenário), um riser restrito a certo ponto (bóias, correntes), riser totalmente restrito ou confinado em um tubo (tubos I ou J).

[034] A Figura 3 também ilustra como as porções de tubo flexível podem ser utilizadas como uma linha de fluxo 325 ou tubo de ponte 326.

[035] A Figura 4 mostra uma montagem de riser 400 adequada para transportar fluidos de produção, como petróleo e/ou gás e/ou água de acordo com uma modalidade da presente invenção. A montagem de riser 400 inclui um riser 402 formado por um tubo flexível, e um conjunto de módulos de flutuação (elementos de flutuação) 4041-3 fixados ao riser 402. Nesta modalidade, três módulos de flutuação são mostrados, embora fique claro que qualquer número de módulos de flutuação possa ser usado, de acordo com a configuração de riser específica necessária para situação. Os módulos de flutuação são proporcionados para formar uma configuração de onda lenta neste exemplo. A formação de onda inclui uma porção de flexão em alquebramento 408 e uma porção de flexão em contra-alquebramento 410.

[036] Além disso, a montagem de riser 400 inclui um elemento de peso, que, neste exemplo, é um módulo de lastro 406 fixado ao riser na porção de flexão em contra-alquebramento 410. No presente documento, o módulo de lastro é posicionado na porção mais inferior da porção de flexão em contra-alquebramento do riser (mais próxima ao leito marítimo). O módulo de lastro 406 é usado para adicionar peso adicional à porção de flexão em contra-alquebramento, e no momento da instalação, compensará de alguma forma o içamento ascendente (flutuação positiva) pro-porcionado pelos módulos de flutuação 404. O módulo de lastro 406 pode ser qualquer componente ou componentes sobrecarregados adequados, e poderia ser integralmente formado pelo riser ao invés de fixado ao riser. Por exemplo, o módulo de lastro poderia ser um bloco de peso, ou uma corrente metálica. O comprimento, peso e número de módulos de lastro podem ser determinados com base na avaliação das dimensões de riser e fatores ambientais no local de uso. Esses parâmetros deveriam ser determinados com base na maior carga potencial, por exemplo, nos conteúdos do riser. Poderiam existir dois ou mais módulos de lastro. O módulo de lastro pode ser feito de aço inoxidável, e pode ter uma massa de cerca de 400 kg no ar, e um comprimento de aproximadamente 0,4 metro, um diâmetro interno de 0,3 metro e um diâmetro externo de 0,5 metro. Naturalmente, as dimensões específicas e a massa do módulo de lastro dependerão de fatores como o comprimento, formato, dimensões e posição do riser e da quantidade de módulos de flutuação. Isto pode ser determinado por um indivíduo versado na técnica para adequar a aplicação particular.

[037] Conforme ilustrado na Figura 4, a montagem de riser 400 pode ser suspensa a partir de uma instalação flutuante, neste caso, uma embarcação 412, e se estender até um local submarino, neste caso estendendo-se ao longo do leito marítimo 414.

[038] Durante a vida útil da montagem de riser, o peso do riser pode se alterar, por exemplo, o peso da montagem de riser aumentando devido à ocorrência de incrustações marinas, e similares, na montagem. Neste caso, a maior parte do riser afundará em direção ao leito marítimo, conforme descrito pela configuração de linha tracejada da montagem de riser 416 da Figura 4. Naturalmente, as porções de extremidade do riser permanecerão em uma posição ajustada, uma primeira extre-midade conectando-se à embarcação na região da superfície da água, e uma segunda extremidade toca o leito marítimo, neste exemplo. A alteração na configuração do riser significará que o módulo de lastro 406 se moverá efetivamente de modo que fique localizado na porção mais vertical do riser 418, entre o ponto de ancoragem na primeira extremidade do riser conectando-se à embarcação e a flexão em contra-alquebramento, ao invés de na parte mais inferior da flexão em contra- alquebramento. A seção do riser 418 suspensa a partir da embarcação, que é aproximadamente vertical, pode ser efetivamente aumentada em comprimento à custa do comprimento das seções restantes do riser. Devido a este deslocamento efetivo na posição do módulo de lastro, o peso do módulo de lastro será tomado pela embarcação 412, e não pelos módulos de flutuação 404. Isto libera efetivamente a capacidade dos módulos de flutuação removendo-se o peso do módulo de lastro que estava previamente compensando os módulos de flutuação, e, logo, fornece aos módulos de flutuação uma flutuabilidade relativamente aumentada, permitindo que eles compensem o peso das incrustações marinhas sobre o riser.

[039] Como tal, a montagem de riser é capaz de compensar o peso adicional causado por incrustações marinhas. O formato geral da montagem de riser é somente alterado por um grau relativamente pequeno comparado a sua posição de implantação inicial. Além disso, as alturas da flexão em contra-alquebramento e da flexão em alquebramento acima do leito marítimo são inalteradas ou somente alteradas por um grau relativamente pequeno comparado a sua posição de implantação inicial. Deve-se notar que as posições anterior e posterior mostradas na Figura 4 serem somente para compreensão, e podem não representar a configuração de riser real após ocorrerem incrustações marinhas conforme descrito anteriormente. Por exemplo, se o riser se mover para uma posição onde o módulo de lastro se encontra sobre a seção vertical e a altura do lastro for tomada pela embarcação, então, os módulos de flutuação poderiam se elevar ascendentemente de volta a sua altura original acima do leito marítimo.

[040] Alternativa ou adicionalmente, os módulos de flutuação podem expe-rimentar uma alteração gradual ou repentina em densidade de conteúdo devido ao movimento da montagem de riser ou desgaste diário geral. Ou, de fato, o próprio tubo flexível pode experimentar uma alteração de flutuabilidade durante a vida útil de variação em densidade de conteúdo (por exemplo, entre estados vazios ou inundados, ou transportando fluidos diferentes). Isto pode fazer com que o grau de suporte de flutuabilidade (e, portanto, a altura relativa acima do leito marítimo) do riser se altere. Novamente, com o módulo de lastro 406 proporcionado inicialmente na flexão em contra-alquebramento, uma redução de flutuabilidade nos elementos de flutuação 404 levaria à seção vertical do riser efetivamente por alongamento, e a posição relativa do módulo de lastro 406 deslocando-se em direção à seção mais vertical do riser. Então, os módulos de flutuação seriam liberados do peso do lastro e capazes de proporcionar uma flutuabilidade mais ascendente para neutralizar o efeito da perda de flutuabilidade líquida ou variação de conteúdo do riser, conforme descrito anteriormente.

[041] Deve-se notar que o movimento da embarcação 412 não depõe ge- ralmente o módulo de lastro 406 a partir de sua posição na porção de flexão em con-tra-alquebramento 410, visto que qualquer movimento da embarcação (seja este a uma posição próxima ou afastada do ponto de pouso do riser) será acompanhado pelo movimento da montagem de riser como um todo. Os módulos de flutuação e o módulo de lastro funcionarão juntos para ajustar automaticamente a altura da flexão em alquebramento da mesma maneira conforme discutido anteriormente.

[042] A montagem de riser proporciona um grau razoável de excursão a partir do ponto de pouso (onde o riser toca o leito marítimo) em uma configuração perfeita e relativamente fácil de instalar.

[043] Na fabricação da montagem de riser, o método pode incluir proporcionar um riser que compreende pelo menos um segmento de tubo flexível, sendo que o riser tem uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante e uma extremidade adicional; proporcionar pelo menos um elemento de flutuação para permitir que uma porção do riser forme uma configuração de flexão em alquebramento e uma porção adjacente do riser forme uma configuração de flexão em con-tra-alquebramento; e proporcionar um elemento de peso entre a primeira extremidade do riser e o pelo menos um elemento de flutuação, de modo que em uma posição de implantação inicial, o elemento de peso seja proporcionado pelo menos parcial- mente na porção de flexão em contra-alquebramento do riser. Um fluxograma que ilustra o método é mostrado na Figura 8. Deve-se notar que a ordem das etapas não é necessariamente limitada à ordem mostrada no fluxograma.

[044] Os elementos necessários da montagem de riser podem ser propor-cionados na fábrica no ponto de fabricação do tubo flexível, ou o elemento de flutuação e/ou o elemento de peso podem ser adicionados ao tubo posteriormente, apro-priadamente antes ou no momento da implantação do riser.

[045] Uma modalidade adicional da presente invenção é mostrada na Figura 5. A modalidade é similar àquela mostrada na Figura 4. No entanto, uma porção inferior do riser é afixada ou presa ao leito marítimo por um elemento de trava- mento 507 (uma braçadeira ao redor do tubo flexível é fixada a um olhai, por exemplo). O ponto no qual o elemento de travamento é conectado ao riser pode ser escolhido para se adequar à configuração de riser particular, porém, apropriadamente, será um ponto na região onde o riser entra em contato com o leito marítimo 514.

[046] Um elemento de travamento é útil em ajudar a evitar que a montagem de riser se choque contra o leito marítimo com correntes fortes, por exemplo, podendo danificar o riser. Um elemento de travamento pode ser usado para aplicar um determinado grau de tensão à porção inferior do riser. Isto pode ajudar a manter a porção de flexão em alquebramento do riser a uma distância predeterminada a partir da superfície da água (e do leito marítimo).

[047] Um fluxograma que ilustra um método para produzir uma montagem de riser é mostrado na Figura 9.

[048] Ainda outra modalidade da presente invenção é mostrada na Figura 6. Nesta modalidade, a montagem de riser 600 inclui um riser 602 formado por um tubo flexível, e por um conjunto de módulos de flutuação 6041-3 fixados ao riser 602. Os módulos de flutuação são proporcionados para formar uma configuração de onda lenta. A montagem de riser 600 também inclui um elemento de peso, que, neste exemplo, é um módulo de lastro 606, fixado ao riser 602 na porção de flexão em contra-alquebramento 610.

[049] A montagem de riser 600 inclui, ainda, correntes de peso 605 que consistem em um comprimento de elos interligados presos a uma série de módulos de flutuação 604. Naturalmente, em outras modalidades, poderiam existir mais ou menos correntes de peso, e as correntes poderiam ser conectadas diretamente ao tubo flexível ou à outra parte do riser, ao invés de aos módulos de flutuação. Uma corrente de peso 605 pode ser presa a cada módulo de flutuação preso ao riser ou pode ser seletivamente presa a somente um ou mais módulos de flutuação.

[050] As correntes de peso atuam como um mecanismo de auto-ajuste à montagem de riser 600. O peso associado à massa da corrente no comprimento da corrente neutraliza a flutuabilidade proporcionada pelo módulo de flutuação ao qual a corrente de peso é presa e a flutuabilidade inerente do tubo flexível. Como tal, a elevação da porção de flexão em alquebramento do riser acima do nível do mar deveria ser estabilizada.

[051] Uma seção da corrente de peso 506 fica livremente pendurada para baixo a partir do módulo de flutuação em direção ao leito marítimo 614. Uma porção adicional da corrente de peso se situa sobre a superfície do leito marítimo 614. Desta forma, uma parte da corrente de peso fica disposta no leito marítimo. Avaliar-se-á que à medida que as condições experimentadas pelo tubo flexível se alteram, tal como quando a densidade do conteúdo dentro do tubo flexível se altera, o resultado será uma tendência que os módulos de flutuação e o tubo flexível se movam para cima afastando-se do leito marítimo ou para baixo em direção ao leito marítimo. À medida que tal movimento ocorre, mais ou menos corrente ficará situada no leito marítimo. Por exemplo, quando a densidade do conteúdo do riser for reduzida, a flutuabilidade será equilibrada pelo peso de corrente adicional à medida que esta é suspensa a partir do leito marítimo. Quando a densidade do conteúdo do riser aumentar, a flutuabilidade será equilibrada pelo peso de corrente reduzido à medida que a corrente adicional é disposta no leito marítimo. Desta forma, o suporte proporcionado ao tubo flexível é automática e continuamente ajustado a fim de manter o tubo flexível em uma configuração desejada ou pelo menos em uma configuração dentro de limites predeterminados.

[052] Com o módulo de lastro 606 também fixado ao riser 602, isto ajuda o mecanismo de auto-ajuste, ajudando-o a compensar automaticamente quaisquer alterações em flutuabilidade/alterações de peso nos módulos de flutuação (da maneira discutida acima referente à Figura 4). O módulo de lastro pode ser considerado uma medida suplementar para acentuar as vantagens proporcionadas pelas correntes de peso.

[053] Em uma modalidade alternativa, a montagem de riser 600 poderia incluir, ainda, um elemento de travamento para prender uma porção inferior do riser ao leito marítimo, de modo a ajudar a evitar que a montagem de riser se choque contra o leito marítimo com correntes fortes, por exemplo, o que poderia danificar o riser. A Figura 7 ilustra uma modalidade adicional da invenção, na qual a montagem de riser 700 forma uma configuração duplamente ondulada. No presente documento, os módulos de flutuação 704 são posicionados ao longo do riser 702 formando uma primeira flexão em alquebramento 708 e uma segunda flexão em alquebramento 709. As correntes de peso 705 são suspensas a partir da porção de riser formando a primeira flexão em alquebramento 708, de maneira similar àquela mostrada na Figura 6. Uma porção inferior do riser 702 é afixada ou presa ao leito marítimo 714 por um elemento de travamento 707. Além disso, a montagem de riser 700 inclui uma série de módulos de lastro 706. Os módulos de lastro 706 são fixados ao riser 702 em vários pontos na porção de flexão em contra-alquebramento 410, a partir da porção inferior da seção de ancoragem 718 a uma porção aproximadamente central da flexão em contra-alquebramento 710.

[054] As correntes de peso 705 ajudam a estabilizar a elevação da primeira flexão em alquebramento 708, conforme discutido anteriormente. As correntes de peso também estabilizam a elevação da flexão em alquebramento quando a configuração da montagem de riser for alterada devido às alterações na posição da embarcação em superfície a partir de uma posição próxima à afastada ou afastada à próxima, por exemplo. Ou seja, se a embarcação 712 se mover de uma posição próxima à porção que toca o leito marítimo do riser a uma posição afastada da porção que toca o leito marítimo do riser, então, o riser se estenderá mais horizontalmente, o que pode afetar as posições dos módulos de flutuação. No entanto, a ação das correntes de peso ajustará e compensará automaticamente qualquer alteração na altura dos elementos de flutuação.

[055] Os módulos de lastro 706 atuam como um meio para pré-armazenar peso adicional no sistema de riser, também ajudando a neutralizar as alterações na altura do riser.

[056] Os módulos de flutuação na segunda flexão em alquebramento 709 ajudam a compensar a altura do riser e minimizar qualquer tensão no riser.

[057] O elemento de travamento 707 ajuda a evitar que a montagem de riser se choque contra o leito marítimo com correntes fortes, por exemplo, o que pode danificar o riser, e ajuda a manter a segunda porção de flexão em alquebramento 709 do riser a uma distância predeterminada a partir da superfície da água (e do leito marítimo).

[058] A configuração da Figura 7 é particularmente útil em garantir que distâncias de afastamento mínimo entre uma flexão em alquebramento e a superfície da água, e entre uma flexão em contra-alquebramento e o leito marítimo, possam ser alcançadas, mesmo em aplicações em águas particularmente rasas, como menores que 100 metros, ou até mesmo menores que 40 metros. A combinação das correntes de peso e do elemento de travamento também restringe os movimentos do riser causados pelo clima prevalecente de uma direção cruzada. Ou seja, quando as ondas e as correntes se moverem em uma direção contra o plano genérico do riser (por exemplo, se moverem paralelas ao leito marítimo), o riser será forçado a se desviar de sua posição. No entanto, o elemento de travamento sendo ancorado ao leito marítimo e as correntes de peso causando uma resistência ao arrasto ao longo do leito marítimo, ajudam a reduzir a deflexão do riser. Isto também ajuda a evitar que um riser se colida contra um riser adjacente.

[059] A montagem de riser pode acomodar um carregamento ambiental severo, excursões de embarcação de superfície grande, e grandes variações na al- tura do riser devido às alterações em densidade de conteúdo e incrustações marinhas, etc.

[060] Várias modificações aos projetos detalhados, conforme descrito an-teriormente, são possíveis. Por exemplo, o número de módulos de lastro e/ou o número de módulos de flutuação poderiam ser qualquer número, dependendo dos re-querimentos específicos de diferentes usos e situações. O(s) módulo(s) de lastro e/ou o(s) módulo(s) de flutuação poderiam ser fixados ou integrados ao riser.

[061] Pode-se observar que a adição de um elemento de peso a uma con-figuração de riser pode ser aplicada a várias configurações de riser, seja sozinha ou em combinação com outras medidas (como uma medida suplementar) para ajustar a controlar a configuração de riser. Portanto, a invenção é adequada para muitas apli-cações diferentes.

[062] A presente invenção pode ser usada para uma configuração de onda única de um riser, ou uma configuração duplamente ondulada, ou uma configuração triplamente ondulada.

[063] Muito embora o riser tenha sido descrito anteriormente como tendo uma posição aproximadamente vertical suspensa a partir da embarcação ou instalação flutuante, esta porção não precisa ser genericamente vertical. A porção suspensa do riser pode estar em qualquer ângulo, com o ângulo se movendo mais próximo à vertical à medida que o peso do riser aumenta.

[064] Muito embora a invenção tenha sido descrita anteriormente com um riser estendendo-se entre uma instalação flutuante (tal como uma embarcação) e o leito marítimo, o riser poderia, alternativamente, se estender entre plataformas fixas ou flutuantes em diferentes alturas acima do leito marítimo.

[065] Como uma alternativa a uma corrente de peso estendendo-se a partir do módulo de flutuação ao leito marítimo, uma seção superior de uma corrente de peso pode ser substituída ou proporcionada por um filamento flexível alternativo, como uma corda sintética, fio, cabo, ou similares. Uma corrente de peso ou outro elemento flexível sobrecarregado pode ser preso em uma região de extremidade inferior do filamento de modo que, novamente, uma porção da corrente de peso se situe no leito marítimo.

[066] Ficará claro a um indivíduo versado na técnica que os recursos descritos em relação a qualquer uma das modalidades descritas anteriormente podem ser aplicáveis de modo intercambiável entre as diferentes modalidades. As modalidades descritas anteriormente são exemplos para ilustrar vários recursos da invenção.

[067] Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as palavras “compreender” e “conter” e suas variações significam “incluir, mas não limitar-se a”, e não são destinadas a excluir (e não excluem) outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações deste relatório descritivo, as formas no singular abrangem as formas no plural exceto onde o contexto requerer em contrário. Em particular, quando um artigo indefinido for usado, o relatório descritivo deve ser compreendido como contemplando uma pluralidade, bem como uma singularidade, exceto onde o contexto requerer em contrário.

[068] Recursos, inteiros, características, compostos, porções químicas ou grupos descritos em conjunto com um aspecto particular, as modalidades ou exemplos da invenção devem ser compreendidos como aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descritos no presente documento a não ser que sejam incompatíveis a estes. Todos os recursos revelados neste relatório descritivo (inclusive quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo revelado, podem ser combinados em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos alguns dos recursos e/ou etapas são mutuamente exclusivos. A invenção não se restringe aos detalhes de quaisquer modalidades anteriores. A invenção se estende a qualquer combinação inovadora dos recursos revelados neste relatório descritivo (inclusive quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), ou a qualquer combinação inovadora das etapas de qualquer método ou processo revelados.

[069] A atenção do leitor é voltada a todos os papéis e documentos que sejam simultaneamente depositados junto ao presente relatório descritivo a anteriores ao mesmo em relação a este pedido e que sejam abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos desses papéis e documentos se encontram aqui incorporados a título de referência.

Claims (12)

1. Montagem de riser (400) para transportar fluidos a partir de um local sub-marino, CARACTERIZADA por: um riser (402) compreendendo pelo menos um segmento de tubo flexível (100), o riser tendo uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante (412) e uma extremidade adicional; pelo menos um elemento de flutuação (404) conectado a uma porção do riser para permitir que a porção do riser forme uma configuração de flexão em alque-bramento (408) e uma porção adjacente do riser forme uma configuração de flexão em contra-alquebramento; uma corrente de peso (605) suspensa a partir do pelo menos um elemento de flutuação (404), a corrente de peso (605) se estendendo a partir do pelo menos um elemento de flutuação (404) na porção de flexão em alquebramento do riser em direção a um leito marítimo, a dita corrente de peso (605) sendo suficientemente longa de modo que pelo menos uma porção da mesma se situe no leito marítimo; e um módulo de lastro (406) conectado a uma porção adicional do riser entre a primeira extremidade do riser e o pelo menos um elemento de flutuação (404), de modo que o módulo de lastro (406) é espaçado do pelo menos um elemento de flutuação (404) e de modo que em uma posição de implantação inicial, o módulo de lastro (406) seja proporcionado pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra-alquebramento (410) do riser, em que na posição de implantação inicial, o pelo menos um elemento de flu-tuação (404) possui uma flutuação positiva que proporciona uma força ascendente, e o módulo de lastro (406) tem uma flutuação negativa que proporciona uma força descendente, e a flutuação positiva compensa pelo menos parcialmente a flutuação negativa; e em que o módulo de lastro (406) é posicionado de modo que se a flutuação positiva é reduzida, a montagem de riser (400) se move para uma posição onde o módulo de lastro (406) é crescentemente suportado pela instalação flutuante (212).

2. Montagem de riser (400), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o pelo menos um elemento de flutuação (404) é preso ao riser (402) para formar uma configuração ondulada.

3. Montagem de riser (400), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA por pelo menos um elemento de flutuação (404) adicional para permitir que o riser (402) forme uma configuração duplamente ondulada ou tripla- mente ondulada ou multiplamente ondulada.

4. Montagem de riser (400), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA por um elemento de travamento (507) para travar o riser na região da extremidade adicional a uma estrutura fixa.

5. Montagem de riser (600), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA por: um elemento de travamento para travar o riser em uma região de um ponto de pouso a uma estrutura fixa, em que o ponto de pouso é uma região do riser que entra em contato com o leito marítimo ou com uma estrutura fixa adjacente a uma região suspensa do riser.

6. Montagem de riser (600), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a montagem é adequada para uso em águas rasas.

7. Método para proporcionar uma montagem de riser (400) para transportar fluidos a partir de um local submarino, CARACTERIZADO por: proporcionar um riser compreendendo pelo menos um segmento de tubo fle-xível (100), o riser tendo uma primeira extremidade para conexão a uma instalação flutuante e uma extremidade adicional; conectar pelo menos um elemento de flutuação (404) a uma porção do riser para permitir que a porção do riser forme uma configuração de flexão em alquebra-mento (408) e uma porção adjacente do riser forme uma configuração de flexão em contra-alquebramento; proporcionar uma corrente de peso (605) suspensa a partir do pelo menos um elemento de flutuação (404), a corrente de peso (605) se estendendo a partir do pelo menos um elemento de flutuação (404) na porção de flexão em alquebramento do riser em direção a um leito marítimo, a dita corrente de peso (605) sendo suficientemente longa de modo que pelo menos uma porção da corrente de peso (605) se situe no leito marítimo; e conectar um módulo de lastro (406) a uma porção adicional do riser entre a primeira extremidade do riser e o pelo menos um elemento de flutuação (404), de modo que o módulo de lastro (406) é espaçado do pelo menos um elemento de flutuação (404) e de modo que em uma posição de implantação inicial, o módulo de lastro (406) seja proporcionado pelo menos parcialmente na porção de flexão em contra-alquebramento (410) do riser, em que na posição de implantação inicial, o pelo menos um elemento de flu-tuação (404) possui uma flutuação positiva que proporciona uma força ascendente, e o módulo de lastro (406) tem uma flutuação negativa que proporciona uma força descendente, e a flutuação positiva compensa pelo menos parcialmente a flutuação negativa; e em que o módulo de lastro (406) é posicionado de modo que se a flutuação positiva é reduzida, o riser se move para uma posição onde o módulo de lastro (406) é crescentemente suportado pela instalação flutuante (212).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um elemento de flutuação (402) é preso ao riser (402) para formar uma configuração ondulada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO por propor- cionar pelo menos um elemento de flutuação (404) adicional para permitir que o riser forme uma configuração duplamente ondulada ou triplamente ondulada ou multipla- mente ondulada.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por pro-porcionar um elemento de travamento (507) para travar o riser (502) na região da extremidade adicional a uma estrutura fixa.

11. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: proporcionar um elemento de travamento (507) para prender o riser em uma região de um ponto de pouso a uma estrutura fixa, em que o ponto de pouso é uma região do riser que entra em contato com o leito marítimo ou com uma estrutura fixa adjacente a uma região suspensa do riser.

12. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem é usada em águas rasas.

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