BR112014023617B1

BR112014023617B1 - tubulação e métodos de assentamento e de recuperação de uma tubulação

Info

Publication number: BR112014023617B1
Application number: BR112014023617-8A
Authority: BR
Inventors: Roberto Jourdan De Aquino; Jean-Paul Ferraz
Original assignee: Technip France
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2020-07-21
Also published as: GB201205596D0; GB2500677B; GB2500677A; WO2013144724A3; WO2013144724A2

Abstract

TUBULAÇÃO E MÉTODO DE ASSENTAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO Trata-se de uma tubulação para ser posicionada no mar que compreende uma pluralidade de seções de tubulação conjugadas que têm encaixes de extremidade, sendo que a tubulação tem pelo menos duas válvulas de bloqueio e pelo menos duas das seções de tubulação incluem uma válvula de bloqueio entre as mesmas. É uma vantagem em particular da presente invenção o fato de que, onde seções de tubulação tiverem válvulas de bloqueio entre as mesmas, qualquer dano ou outro acidente a tal seção de tubulação durante o assentamento, o que geralmente resulta na inundação na seção de tubulação pode ser limitado à, ou a cada seção de tubulação entre as válvulas de bloqueio. Assim, nem todo o comprimento da tubulação seria inundado, o que poderia resultar em um sério aumento na capacidade de tensão de topo, e um possível efeito significativo do navio de assentamento de tubo.

Description

TUBULAÇÃO E MÉTODOS DE ASSENTAMENTO E DE RECUPERAÇÃO DE UMA TUBULAÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma tubulação (“pipeline”) e a um método para o assentamento de uma tubulação no mar, particularmente, mas não exclusivamente, para o assentamento em águas extremamente profundas.

[0002] A assentamento de tubulações, especialmente tubulações flexíveis, em águas extremamente profundas é um desafio. “Águas extremamente profundas” pode ser definido como sendo pelo menos >1.000m, normalmente > 2.000m e, às vezes, até mesmo > 3.000m abaixo da superfície da água, geralmente nível do mar.

[0003] Um problema maior para o instalador é contabilizar a tensão (“T”) criada no navio de assentamento a partir do peso da tubulação que está sendo mantida, mas projeta do navio e se estende através da profundidade da água, antes de alcançar o leito marítimo e de contabilizar a capacidade do navio de cooperar com tal tensão. Isso é às vezes chamado de a “capacidade de tensão de topo” ou “Tc”. Naturalmente, mesmo quando se alcança T<Tc, limites de segurança significativos se aplicam, de modo que, especialmente com o assentamento de tubulações em águas profundas, poucos navios estão disponíveis com capacidade Tc suficiente para tal assentamento nos limites de segurança exigidos.

[0004] A avaliação da capacidade de tensão de topo de navios de assentamento de tubulação, especialmente assentamento em águas profundas e, em particular, para assentamento em águas extremamente profundas, exige que a tubulação seja assentada “vazia”, isto é, não inundada. Geralmente, há uma válvula fechada na extremidade inferior da tubulação. No entanto, para cooperar com o caso acidental quando a tubulação pode se tornar acidentalmente inundada e o efeito do aumento repentino no peso e na tensão da tubulação (causada pela água do mar entrando por toda a extensão da tubulação subaquática no momento) na capacidade de tensão de topo do navio de assentamento de tubo (isto é, T>Tc), módulos de flutuação são fixados ao longo do comprimento da tubulação para reduzir a quantidade de assentamento de tensão e, assim, manter a capacidade de tensão de topo dentro da capacidade do navio de assentamento.

[0005] Módulos de flutuação, geralmente sob a forma de boias, permitem assentar a tensão que deve ser reduzida pela introdução de um elemento de “flutuação” ao longo da tubulação. No entanto, o uso de módulos de flutuação também tem diversas desvantagens. Dentre as quais estão:

- a necessidade de uma grande quantidade de módulos de flutuação ao longo de toda a tubulação para permitir que toda a tubulação seja instalada de uma maneira similar;
- o custo de módulos de flutuação;
- o tempo e o esforço de instalação necessários para módulos de flutuação;
- o espaço requerido para armazenar módulos de flutuação quando não estão em uso:
- a redundância imediata de módulos de flutuação se os mesmos estiverem danificados de qualquer forma: e
- problemas de estabilidade no leito do mar que podem ocorrer devido ao efeito da corrente, etc. (cuja influência poderia ser ampliada pela presença de módulos de flutuação).

[0006] Além disso, módulos de flutuação não podem ser usados para instalar um riser em uma configuração suspensa.

[0007] O assentamento real de uma tubulação, em particular, uma tubulação flexível, debaixo da água, tal como no mar, pode ser realizada com o uso de um navio de assentamento ou barcaça que tem equipamento de assentamento horizontal ou vertical. Para instalação em águas profundas, o método de assentamento vertical é particularmente adequado: primeiramente, devido ao fato de a tubulação flexível não estar sujeita a uma combinação de deformações por tensão e flexão durante a instalação e, em segundo lugar, devido ao fato de que o mesmo torna a instalação de equipamento intermediário ou terminal (tais como encaixes de extremidade, terminal de extremidade de tubulação “PLET”, etc.) mais fácil de manusear.

[0008] Conforme descrito no documento no WO 91/15699, uma tubulação flexível pode compreender acessórios rígidos, por exemplo, grampos de anodo, encaixes de extremidade e outros conectores, com um diâmetro externo maior do que o diâmetro externo da dita tubulação flexível. Tal tubulação flexível é puxada do cesto de armazenamento e conduzida para um meio de guia ou uma calha. Então, a tubulação flexível é movida dentro de uma estrutura de torre por um meio de meio de tensionamento, que compreende 2, 3 ou 4 esteiras dispostas simetricamente e que exercem uma força tensora na superfície externa da tubulação flexível de modo a assentar a mesma verticalmente para cima no solo oceânico.

[0009] Uma vez que a tubulação flexível é verticalmente posta acima da água do mar, a mesma é guiada, ainda por meio de tensionamento, através de uma piscina feita no convés do navio de assentamento e, então, assentada no leito do mar. No Documento no WO 99/35429, a torre usada para transportar a tubulação flexível a partir do navio de assentamento para o leito do mar tem uma estrutura vertical. No entanto, para instalação de assentamento em águas profundas, a torre pode ser inclinada para cima a um ângulo de 30° a partir do eixo geométrico vertical para tornar o assentamento mais fácil.

[0010] Qualquer que seja o método de instalação usado, a tubulação é assentada vazia, mas ainda combinada com módulos de flutuação ao longo do comprimento da mesma, caso a tubulação seja danificada e se torne cheia de água e de modo a alcançar a melhor flutuabilidade em comparação com a capacidade de tensão de topo do navio de instalação.

[0011] É um objetivo da presente invenção fornecer uma tubulação e um método melhorados de assentamento de uma tubulação no mar.

[0012] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecida uma tubulação para assentamento no mar que compreende uma pluralidade de seções de tubulação conjugadas que têm encaixes de extremidade, em que a tubulação tem pelo menos duas válvulas de bloqueio e pelo menos duas das seções de tubulação incluem uma válvula de bloqueio entre as mesmas.

[0013] O uso de duas ou mais válvulas de bloqueio, geralmente posicionadas entre seções de tubulação ou integradas dentro de encaixes de extremidade permite que a tubulação seja instalada em uma condição “seca”.

[0014] É uma vantagem particular da presente invenção que, onde seções de tubulação têm válvulas de bloqueio entre as mesmas, qualquer dano ou outro acidente a tal seção de tubulação durante o assentamento, o que geralmente resulta na inundação da seção de tubulação pode ser limitado à ou a cada seção de tubulação entre as válvulas de bloqueio. Assim, não seria o comprimento inteiro da tubulação que seria inundado, o que poderia resultar em um sério aumento na capacidade de tensão de topo e, possivelmente, em um efeito significante do navio de assentamento de tubo.

[0015] Assim, o versado na técnica pode considerar o uso de navio de assentamento de tubos que têm uma capacidade de assentamento por tensão mais baixa, navios estes que são mais comuns e, portanto, mais prontamente disponíveis para uso, especialmente para assentamento de tubo em águas profundas e águas extremamente profundas.

[0016] A tubulação é preferencialmente um riser ou uma linha de fluxo de injeção de líquido ou linha de fluxo de hidrocarboneto que tem geralmente um ou mais tipos de elementos alongados ou longitudinais, tais como camadas, revestimentos, canos, mangueiras, cabos e membros de força e opcionalmente uma ou mais tubulações internas para o transporte de um fluido de hidrocarboneto, tal como óleo e/ou gás, ou outro fluido líquido, tal como água. Um ou mais dos elementos pode ser revestido e a tubulação pode incluir uma ou mais camadas protetoras.

[0017] O assentamento de uma tubulação no mar é uma operação suficientemente complexa que as pessoas versadas terão ciência dos parâmetros envolvidos processo de assentar, incluindo o peso e flutuabilidade da tubulação, para a avaliação da capacidade de tensão de topo e da capacidade do navio de assentamento de tubo para cooperar com tal tensão.

[0018] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a válvula de bloqueio ou cada uma é parte de um encaixe de extremidade.

[0019] Por exemplo, tal válvula de bloqueio poderia ser formada como uma parte de, de forma opcional, integralmente no encaixe de extremidade sob a forma de um conector de encaixe de extremidade ou cave de encaixe de extremidade ou corpo de encaixe de extremidade. Um benefício particular da ou de cada válvula de bloqueio ser parte de um encaixe de extremidade é que a instalação offshore é simplificada e consome menos tempo.

[0020] De acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, a válvula de bloqueio ou cada uma está dentro ou é parte de outra forma de uma unidade de válvula adicionada entre as seções de tubulação.

[0021] A unidade de válvula ou cada uma delas poderia ser adaptada para encaixar com os encaixes de extremidade de seção de tubulação, tal como com flanges correspondentes etc. Isso é particularmente vantajoso por permitir o uso de seções de tubulação existentes e encaixes de extremidade existentes, com a simples adição de unidades de válvula entre os mesmos.

[0022] Tal tubulação poderia ser formada onshore ou offshore (ou ambos). Em particular, tal tubulação poderia ser formada offshore, em que cada uma das seções de tubulação é conjugada conforme a tubulação estiver sendo assentada (tal como com o uso de método de tubo de chaminé), com a simples adição e instalação de cada unidade de válvula conforme a extremidade de cada seção de tubulação estiver sendo preparada para assentamento a partir do navio de assentamento.

[0023] De acordo com uma modalidade da presente invenção, uma válvula de bloqueio está localizada na extremidade da tubulação, em particular na extremidade da tubulação que deve ser assentada primeiro ou que deve ser conectada a uma instalação submarina ou outra peça de equipamento a que a tubulação deve ser conectada em uso subsequente.

[0024] No mínimo, a presente invenção compreende uma tubulação com duas válvulas de bloqueio na mesma, que fornece pelo menos uma seção “seca” entre as mesmas para aumentar a flutuabilidade da tubulação em geral, e para limitar a inundação entre tais válvulas de bloqueio caso haja qualquer dano acidental àquela seção ou parte da tubulação entre as válvulas de bloqueio.

[0025] Opcionalmente, aquela seção da tubulação entre a válvula de bloqueio mais superior durante assentamento de tubulação e a superfície também é “seca”, fornecendo, assim, no mínimo pelo menos duas seções secas na tubulação durante o assentamento.

[0026] De acordo com outra modalidade da presente invenção, a tubulação compreende pelo menos 3 seções de tubulação, opcionalmente na faixa de 3 a 20 seções de tubulação e pelo menos 3 válvulas de bloqueio, opcionalmente na faixa de 3 a 20 válvulas de bloqueio. Isto é, a tubulação compreende um número de seções de tubulação consecutivas, com um número de válvulas de bloqueio entre os mesmos, que forma um número de seções “secas” ao longo do comprimento da tubulação entre cada uma das válvulas de bloqueio.

[0027] A quantidade da tubulação que compreende seções de tubulação consecutivas conjugadas por válvulas de bloqueio não precisa ser contínua ou sequencial e pode ser não contínua ou intermitente, enquanto ainda alcança o benefício da presente invenção pelo aumento da flutuabilidade da tubulação em geral. Assim, o benefício da presente invenção pode ser ainda alcançado tendo-se uma tubulação que tenha uma ou mais partes da mesma sendo inundada e uma ou mais partes da mesma sendo seca.

[0028] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o método da presente invenção compreende conjugar todas ou substancialmente todas as seções de tubulação junto com válvulas de bloqueio entre as mesmas. “Substancialmente todas”, conforme usado no presente documento, pode se referir a pelo menos 90%, mais comumente pelo menos 95%, das seções de tubulação que formam a tubulação sendo conjugadas com o uso de válvulas de bloqueio.

[0029] Opcionalmente, as válvulas de bloqueio são uma ou mais do grupo que compreende: parte dos encaixes de extremidade de seção de tubulação, parte de unidades de válvula adicionadas entre as seções de tubulação, ou ambos.

[0030] Válvulas de bloqueio são conhecidas na técnica, sendo que são geralmente uma ou mais válvulas móveis em um ou mais alojamentos de válvulas, que podem fornecer uma passagem para um fluido e que têm pelo menos uma posição “aberta” e uma posição “fechada”; normalmente uma posição completamente aberta e uma posição completamente fechada.

[0031] Válvulas de bloqueio podem ter um ou mais mecanismos manuais, semiautomáticos ou automáticos e/ou mecanismos de abertura de válvula remotos, incluindo tampões, atuadores, manípulos, motores, etc. opcionalmente operados por solenoide. A operação do mecanismo de abertura poderia ser realizada remotamente, tal como, por exemplo, um sinal acústico transmitido a partir da superfície para um receptor posicionado próximo à válvula de bloqueio, ou poderia ser realizada manualmente, tal como, por exemplo, por um ROV ou um mergulhador, etc. Molas, acumuladores hidráulicos e/ou caixas de engrenagem também poderiam ser usadas para energizar um ou mais mecanismos de abertura ou atuadores.

[0032] A presente invenção não se limita ao material, formato, tamanho, desenho ou forma de válvula de bloqueio e a presente invenção pode usar uma ou mais válvulas de bloqueio diferentes em diferentes posições ao longo da tubulação.

[0033] A válvula de bloqueio ou cada válvula de bloqueio pode ser aberta ou estar em uma posição aberta ou fechada ou estar em uma posição fechada, para a presente invenção. A presente invenção não se limita a todas as válvulas de bloqueio serem fechadas ou estarem em uma posição fechada durante o assentamento da tubulação.

[0034] No entanto, de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, a maioria das ou todas as válvulas de bloqueio usadas entre as seções de tubulação são fechadas ou em uma posição fechada durante o assentamento da tubulação.

[0035] Após o assentamento da tubulação, a válvula de bloqueio ou cada uma que estiver fechada pode ser aberta. Isso fornece uma linha de fluxo completa através da tubulação para o transporte subsequente de um fluido ao longo da tubulação, sendo geralmente hidrocarbonetos tais como óleo e/ou gás ou água líquida.

[0036] A tubulação pode compreender total ou parcialmente uma pluralidade de seções de tubulação, às vezes também chamadas de “hastes” de tubulação. As seções de tubulação podem ser as mesmas ou diferentes. A tubulação pode incluir um ou mais outros ou adicionais elementos, unidades, itens ou seções de tubulaçã ou de base de tubulação. Isso pode incluir diferentes encaixes de extremidade inter-tubulação, seções de anodo, terminações, etc., conhecidos na técnica e não adicionalmente discutidos com o presente documento.

[0037] As seções de tubulação podem ter um comprimento variável sem limitação à presente invenção e, geralmente, com base na natureza da tubulação e no local de extração de hidrocarboneto. Locais de produção são todos geralmente diferentes, e a presente invenção não está limitada nas condições de instalação em relação à profundidade, ao relevo do leito do mar, à pressão de hidrocarboneto, ao perfil do poço de óleo etc.

[0038] Opcionalmente, a presente invenção compreende seções de tubulação conforme descrito acima em que cada seção de tubulação tem o mesmo comprimento ou comprimento similar.

[0039] A extremidade de cada seção de tubulação pode ser conjunta à outra seção de tubulação por meio de qualquer conector de tubo adequado, tal como flanges de API (por exemplo, flanges segmentados para API 6A e flanges giratórias para API 17D) ou qualquer outro tipo de conexão. Conectores de tubo adequados são bem conhecidos na técnica e incluem aqueles já conhecidos para serem encaixados ou montados na extremidade de uma tubulação ou seção de tubulação.

[0040] A tubulação pode compreender uma ou mais válvulas adicionais ou encaixes ao longo do comprimento da mesma, incluindo uma ou mais válvulas adicionais por motivos de redundância ou para acesso mais fácil em determinados locais ao longo do comprimento da tubulação.

[0041] A interface de quaisquer unidades de válvula de bloqueio e as seções de tubulação poderiam ser baseadas em qualquer mecanismo adequado, incluindo, mas sem se limitar ao flange de API, flange SPO e Grayloc.

[0042] A tubulação da presente invenção pode ser usada para assentamento em qualquer profundidade de água, sendo águas superficiais ou profundas.

[0043] A tubulação da presente invenção é particularmente adequada para assentamento em águas extremamente profundas. Isso se deve ao fato de a tubulação ser assentada em condição “seca”, com conjugação de algumas ou todas as seções de tubulação juntas através de válvulas de bloqueio operadas. A presente invenção evita que a tubulação seja completamente inundada se qualquer dano ocorrer durante o período de instalação e também elimina acidentes de navio devido à diminuição da força de tensão de topo T exercida pela tubulação no navio de assentamento.

[0044] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, a tubulação é flexível.

[0045] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é fornecido um método para o assentamento de uma tubulação no mar que compreende pelo menos as etapas de:

(a) fornecer uma pluralidade de seções de tubulação que têm encaixes de extremidade;
(b) conjugar as seções de tubulação juntas para formar a tubulação, com pelo menos duas válvulas de bloqueio e em que pelo menos duas das seções de tubulação têm uma válvula de bloqueio entre as mesmas; e
(c) assentar a tubulação da etapa (b) no mar.

[0046] Após o assentamento, o método compreende, preferencialmente, a etapa adicional de:
(d) abrir a(s) válvula(s) de bloqueio.

[0047] O método da presente invenção é vantajoso para o assentamento da tubulação em águas extremamente profundas, conforme descrito acima.

[0048] Preferencialmente, todas as seções de tubulação são conjugadas junto com válvulas de bloqueio entre as mesmas.

[0049] As válvulas de bloqueio usadas no método da presente invenção podem ser uma ou mais do grupo que compreende: parte dos encaixes de extremidade de seção de tubulação, parte de unidades de válvula adicionadas entre as seções de tubulação, ou ambas.

[0050] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o método compreende pelo menos as etapas de:
fornecer uma primeira seção de tubulação que tem um encaixe de extremidade;

(ii) conjugar o encaixe de extremidade com uma unidade de válvula de bloqueio;
(iii) conjugar a unidade de válvula de bloqueio com uma segunda seção de tubulação para formar a tubulação;
(iv) opcionalmente repetir as etapas (ii) e (iii) para alongar a tubulação;
(v) assentar a tubulação no mar;
(vi) abrir a válvula de bloqueio ou cada uma.

[0051] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é fornecido um método de recuperação de uma tubulação conforme definido no presente documento a partir de um mar que compreende pelo menos as etapas de:

(a) remover qualquer líquido de dentro da tubulação;
(b) fechar a, ou cada válvula de bloqueio; e
(c) recuperar a tubulação do mar.

[0052] Geralmente, a tubulação que deve ser recuperada está em um leito do mar e é uma tubulação flexível.

[0053] Opcionalmente, a etapa (a) compreende soprar um gás pressurizado ao longo da tubulação. Tal gás é normalmente um gás inerte, tal como nitrogênio, e pode ser adicionado sob pressão de modo a ajudar a mover o líquido dentro da tubulação para a extremidade mais distante ou mais distal.

[0054] Opcionalmente, pelo menos uma válvula de bloqueio, possivelmente todas as válvulas de bloqueio, é, então, fechada com o gás pressurizado ainda na tubulação.

[0055] Alternativamente, a etapa (b) compreende fechar a válvula de bloqueio mais distal após soprar o gás pressurizado ao longo da tubulação e liberar o gás pressurizado da tubulação antes de fechar qualquer válvula de bloqueio adicional. O gás pressurizado pode ser liberado por um ventilador pela abertura de uma ou mais outras válvulas acima do nível do mar e geralmente mais próximas à extremidade da tubulação que deve ser recuperada primeiro, o que pode ou não já ser realizado por um navio de recuperação de tubo adequado.

[0056] Dessa maneira, o método de recuperação de uma tubulação é completa ou substancialmente o inverso do método para o assentamento de uma tubulação conforme descrito no presente documento. Novamente, qualquer dano ou vazamento acidental de uma porção ou seção da tubulação leva somente à inundação daquela porção ou seção entre válvulas de bloqueio fechadas, o que evita qualquer aumento catastrófico no peso da tubulação (devido à inundação da tubulação completa em que não há nenhuma válvula de bloqueio).

[0057] Isso reduz a margem de segurança de erro exigida na capacidade de tensão de topo Tc do navio de recuperação de tubo. E, novamente, isso permite que o recuperador de tubo ou use o navio de recuperação de tubos com uma capacidade de tensão de topo menor ou que o mesmo navio de recuperação de tubos recupere tubulações de água mais profunda e, em particular, a partir de águas extremamente profundas.

[0058] Modalidades da presente invenção serão agora descritas somente a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, em que:
a Figura 1 é uma vista lateral diagramática de um método da técnica anterior para o assentamento de uma tubulação no mar a partir de um navio;
a Figura 2 é uma vista lateral diagramática de uma tubulação e método para o assentamento de uma tubulação no mar, de acordo com modalidades da presente invenção;
a Figura 3 é uma vista lateral diagramática da abertura da tubulação assentada na Figura 2 pronta para uso;
a Figura 3a é uma porção aumentada da Figura 3;
a Figura 4 é uma vista lateral em corte transversal de parte de uma parte de uma tubulação, de acordo com outra modalidade da presente invenção;
as Figuras 5a e 5b são desenhos esquemáticos de “situação normal” e “situação acidental” respectivamente em um método da técnica anterior para o assentamento ou recuperação de uma tubulação no mar;
as Figuras 6a, b e c são uma situação normal e duas situações acidentais respectivamente para assentar ou recuperar uma tubulação no mar de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
as Figuras 7a e 7b são uma situação normal e uma situação acidental, respectivamente, para um método de assentamento ou recuperação de uma tubulação no mar de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção; e
as Figuras 8a e 8b são uma situação normal e situação acidental, respectivamente, de um método de assentamento ou recuperação de uma tubulação no mar, de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção.

[0059] Em referência aos desenhos, a Figura 1 mostra um método da técnica anterior para o assentamento de uma tubulação no mar a partir de um navio. O navio 2 tem uma tubulação 4 que se estende a partir do mesmo na direção do fundo de um mar 6 e para um leito do mar 8. A extremidade distai da tubulação 4 é fechada para o mar 6.

[0060] Ao longo do comprimento da tubulação 4 estão localizados módulos de flutuação 10, que são adicionados de modo a aumentar a flutuabilidade da tubulação inundada 4. Isso não só reduz a capacidade de tensão de topo que age no navio 2 em geral, mas garante que não haverá nenhuma falha séria do navio caso haja qualquer inundação da tubulação 4, garantindo, dessa forma, que a tensão de topo está mesmo dentro da capacidade do navio 2. O número de módulos de flutuação 10 exigido obviamente depende do grau de flutuabilidade dos mesmos, geralmente dependendo do tamanho dos mesmos.

[0061] A Figura 2 mostra uma tubulação 14 como uma modalidade da presente invenção, bem como um método de assentar a tubulação 14 a partir de um navio 12 no mar 16, de acordo com outra modalidade da presente invenção.

[0062] A tubulação 14 compreende uma pluralidade de seções de tubulação conjugadas que têm encaixes de extremidade, em que pelo menos duas das seções de tubulação incluem uma válvula de bloqueio entre as mesmas. A Figura 2 mostra quatro seções de tubulação 20, seja em vista total ou parcial, que têm encaixes de extremidade 30 e conjugadas entre as mesmas por três unidades de válvula de bloqueio 22. A tubulação 14 deve ser assentada em um leito marítimo 24.

[0063] Durante o assentamento da tubulação 14, as unidades de válvula de bloqueio 22 estão “fechadas” ou em uma posição fechada, de modo que a tubulação 14 não seja inundada ou esteja vazia, seja “seca” de outra forma, em comparação com a tubulação inundada 4 que é assentada de acordo com o método mostrado na Figura 1. Dessa forma, o gás, geralmente ar, dentro da tubulação 14 aumenta a flutuabilidade da tubulação em geral 14 e, portanto, reduz a tensão T que age no navio 12. Isso mantém a tensão de instalação T dentro da capacidade de navio de assentamento Tc no caso de qualquer inundação de tubo acidental.

[0064] As unidades de válvula de bloqueio 22 poderiam ser instaladas na tubulação 14 no navio de assentamento 22 durante a conexão das seções de tubulações 20, visto que cada seção de tubulação 20 está sendo preparada para o assentamento. Assim, não é exigido nenhum procedimento ou equipamento diferente pelo instalador.

[0065] Unidades de válvula de bloqueio subaquática adequadas 22 são conhecidas na técnica e podem ser facilmente encaixadas e testadas quando instaladas entre as seções de tubulação 20. Os encaixes de extremidade 30 adicionados à extremidade de cada seção de tubulação 22 têm correspondências familiares para a extremidade ou as portas de uma unidade de válvula de bloqueio 22. A conexão entre as unidades de válvula de bloqueio 22 e os encaixes de extremidade tubulação 30 podem ser testados onshore antes de serem assentados. A integridade da vedação da interface entre um flange de encaixe de extremidade e as unidades de válvula de bloqueio pode ser verificada pela realização de um teste de nitrogênio gasoso (N2)g por meio de uma porta de saída especial oca na estrutura de flange de encaixe de extremidade.

[0066] Um ou mais flanges ou outros meios intermediários poderiam ser adicionados entre os encaixes de extremidade 30 e as unidades de válvula de bloqueio 22, tais como flanges de API, Grayloc, ou outros tipos de interfaces.

[0067] Uma vez que a tubulação 14 é assentada, as unidades de válvula de bloqueio 22 são abertas para permitir a passagem de fluido ao longo da tubulação 14, tal como óleo e/ou gás de uma instalação do leito do mar para uma superfície ou onshore.

[0068] As unidades de válvula de bloqueio 22 poderíam ser dispostas para serem abertas remotamente, por exemplo, por um sinal adequado, tal como um sinal acústico, ou manualmente, tal como por um mergulhador ou um ROV conhecidos na técnica.

[0069] A Figura 3 mostra um exemplo da abertura de uma unidade de válvula de bloqueio 22 com o uso de um ROV 26 que opera em um manipulo externo 34. A Figura 3a mostra uma porção aumentada da Figura 3, em que cada extremidade das duas seções de tubulação 20 tem um encaixe de extremidade de tubo adequada 30. A tubulação 14 é conectada a uma plataforma de flutuação adequada 32 pronta para uso uma vez que as unidades de válvula de bloqueio 22 estiverem todas abertas.

[0070] Múltiplos manípulos em ângulos diferentes, tal como a 90°, poderiam ser adicionados para acesso adequado seja qual for a forma que o tubo se tornar assentado no leito marítimo 24. Opcionalmente, um sistema giratório pode ser usado entre a válvula de bloqueio 22 e os encaixes de extremidade 30 de modo a permitir que o ROV 26 acesse as unidades de válvula de bloqueio 22 se as mesmas ficarem escondidas ou presas no leito do mar 24.

[0071] Depois de um tempo, pode ser considerado recuperar a tubulação 20 a partir do leito do mar 24. Para alcançar isso, um gás pressurizado tal como nitrogênio poderia ser soprado através a tubulação 20 para expelir qualquer fluido dentro da mesma. Então, a válvula de bloqueio na extremidade do tubo, geralmente a válvula de bloqueio mais distal, pode ser fechada, opcionalmente com a tubulação 20 ainda cheia do gás pressurizado.

[0072] Considerando a Figura 3, uma válvula acima do nível do mar na plataforma 32 poderia, então, ser aberta para liberar o gás pressurizado, seguida do fechamento de todas as outras válvulas de bloqueio 22 da maneira oposta à abertura das mesmas, conforme descrito acima no presente documento. Uma vez que todas as válvulas de bloqueio 22 estiverem fechadas, a recuperação da tubulação 20 por um navio de recuperação de tubo adequado pode ser realizada completa substancialmente na maneia oposta ao método de assentamento do mesmo.

[0073] Dessa forma, qualquer falha ou vazamento em uma seção da tubulação 20 entre duas válvulas de bloqueio 22 irá afetar somente aquela seção, e o peso adicional esperado causado por qualquer inundação do tipo pode ser previamente calculado pelo recuperador de tubo para encaixar dentro das limitações impostas pela capacidade de tensão de topo máxima do navio de recuperação de tubo. Isto é, qualquer tubulação parcialmente inundada irá permanecer dentro da capacidade de manuseio do navio.

[0074] A Figura 4 mostra uma segunda tubulação 40, de acordo com uma modalidade da presente invenção, que compreende uma pluralidade de seções de tubulação conjugadas 42 que têm encaixes de extremidade 44, em que pelo menos duas das seções de tubulação 42 incluem uma válvula de bloqueio 46 entre as mesmas e também uma válvula de bloqueio 46 conjugadas na extremidade inferior da tubulação 40.

[0075] Na segunda tubulação 40, as válvulas de bloqueio 46 são formadas dentro de um dos encaixes de extremidade 44. As válvulas de bloqueio 46 podem ser formadas integralmente com um ou mais dos encaixes de extremidade 44 ou adicionadas a encaixes de extremidade existentes ou padrão 44. Opcionalmente, uma válvula de bloqueio 46 é incluída no encaixe de extremidade 44 em somente uma extremidade de cada seção de tubo 42, conforme mostrado na Figura 4, de modo a fornecer uma válvula de bloqueio 46 por conjunção de seção de tubulação. No entanto, a invenção não é limitada a isso.

[0076] Cada válvula de bloqueio 46 inclui atuadores 48, tais como manípulos externos para ativar a válvula de bloqueio 46 entre posições fechada e aberta. Assim, uma vez que a tubulação 40 for assentada no mar conforme descrito acima, a atuação dos atuadores 48 abre as válvulas de bloqueio 46 para permitir o fluxo de um fluido ou líquido por dentro da mesma.

[0077] Opcionalmente, os atuadores 48 são alojados dentro das dimensões gerais dos encaixes de extremidade 44, de modo a não se estender para além do mesmo e permitir a formação, transporte e assentamento da tubulação 40 a serem realizados de uma maneira similar ao assentamento de uma seção multi-tubulação que tem somente encaixes de extremidade “padrão” de uma conhecida na técnica. Em particular, isso inclui transporte e assentamento de carretel, o que é geralmente um método mais rápido de assentamento de uma tubulação do que conjugar seções de tubulação em um navio de assentamento. Assim, a incorporação das válvulas de bloqueio 46 conforme mostrado na tubulação 40 na Figura 4 pode ser realizada tanto onshore como offshore ou ambos, particularmente, onshore.

[0078] A Figura 5a mostra uma primeira esquemática de um método conhecido de assentar ou recuperar uma tubulação 50 no mar 51 em uma situação normal. A tubulação 50 tem uma válvula de topo 52 acima da superfície do mar 54 e uma válvula fechada de fundo 56 em conexão com uma instalação submarina 58. Dessa forma, há uma seção “seca” entre as válvulas do topo e do fundo 52, 56, de modo que a tensão de instalação T seja ao menos menor do que a capacidade de tensão de topo Tc do navio (não mostrado) assentar ou recuperar a tubulação 50.

[0079] Se não houvesse problemas em assentar a tubulação 50, essa situação normal poderia ser fornecida por qualquer navio de assentamento adequado em que T <Tc. Mas, qualquer dano acidental ou vazamento para a tubulação 50 abaixo do nível do mar 54 irá resultar na inundação de toda a tubulação 50a entre as válvulas de topo e o fundo 52, 56, o que irá muito normalmente levar à tensão de instalação T que agora excede a capacidade de tensão de topo Tc, com consequências óbvias no navio de assentamento. Assim, o navio de assentamento tem que ter uma margem de segurança da capacidade de tensão de topo do mesmo que possa acomodar o peso inundado de toda a tubulação 50a, conforme mostrado na Figura5b. Esse espaço de margem de segurança obviamente aumenta a profundidade do mar maior, a um ponto em que poucos navios de assentamento de tubos estão disponíveis para cooperar.

[0080] A Figura 6a mostra uma modalidade da presente invenção que compreende uma tubulação 60 no mar 61. A tubulação 60 tem uma válvula de bloqueio de topo 62 acima de uma superfície do mar 63 e é anexada a um navio (não mostrado), uma válvula de bloqueio de fundo 66 envolvida na conexão da tubulação 60 a uma instalação submarina 67 e uma válvula de bloqueio intermediária 64 entre as mesmas.

[0081] Nesse momento, e, conforme mostrado na Figura 6b, qualquer dano acidental ou vazamento à tubulação 60 entre a válvula de topo 62 e a válvula de bloqueio intermediária 64 somente causa inundação 68a entre as mesmas, de modo que a tensão de instalação T da tubulação parcialmente inundada mostrada na Figura 6b ainda seja menos do que a capacidade de tensão de topo Tc do navio.

[0082] Similarmente, a Figura 6c mostra que qualquer dano acidental ou vazamento entre a válvula de bloqueio intermediária 64 e a válvula de bloqueio de fundo 66 somente causa inundação 68b entre as mesmas, ainda deixando T<Tc.

[0083] A Figura 7a mostra outra modalidade da presente invenção, em que uma tubulação 70 inclui uma válvula de bloqueio de topo 72 acima de um nível do mar 73 e anexada a um navio (não mostrado), seis válvulas de bloqueio intermediárias 76 e uma válvula de bloqueio de fundo 74 envolvida na conexão da tubulação 70 a uma instalação subaquática 75. Qualquer dano acidental ou vazamento entre duas das válvulas de bloqueio 72, 74 e 76 somente resulta na inundação 78 entre as mesmas, conforme mostrado na Figura 7b. Isso diminui, em comparação com a situação mostrada nas Figuras 6b e 6c, o aumento na instalação T depois de inundação, mantendo, portanto, T<Tc.

[0084] A Figura 8a mostra outra modalidade da presente invenção baseada em uma tubulação 80 que compreende uma válvula de topo 82 acima de um nível do mar 83, uma válvula de fundo 84 e um número de válvulas de bloqueio intermediárias 86. No exemplo mostrado na Figura 8a, as válvulas de topo e de fundo 82, 84 não são válvulas de bloqueio e permitem a inundação da tubulação 80 até a primeira das válvulas de bloqueio 86, ambas do nível do mar 83 e da instalação submarina 87 a que a tubulação 80 é anexada. Qualquer inundação parcial 85 é tem o intuito de deliberadamente ainda manter a instalação T<Tc, enquanto não são requeridas válvulas de bloqueio em uma ou ambas as extremidades da tubulação 80.

[0085] A Figura 8b mostra dano ou vazamento acidental entre duas das válvulas de bloqueio 86, o que leva a uma porção inundada 88. No entanto, T ainda é <Tc.

[0086] Todas as Figuras 6, 7 e 8 são exemplos de disposições alternativas para a localização de válvulas de bloqueio ao longo de uma tubulação formada de uma pluralidade de seções de tubulação, de modo a reduzir o aumento no peso da tubulação caso haja qualquer dano ou vazamento acidental durante a instalação ou a recuperação. Claramente, o número de válvulas de bloqueio localizadas ao longo da tubulação reduz o comprimento entre tais válvulas de bloqueio e, portanto, reduz o aumento em qualquer peso devido à inundação acidental entre tais válvulas de bloqueio.

[0087] O número de seções de tubulação e válvulas de bloqueio exigidas será baseado na natureza e na instalação da tubulação, em particular, na profundidade da água. No entanto, em todas as Figuras 6, 7 e 8, a capacidade de tensão de topo da tubulação navio pode ser reduzida, em comparação àquela exigida para a situação conforme mostrada na Figura 5a (e, mais importante, no caso da situação conforme mostrada na Figura 5b), fazendo com que o número de navios de assentamento de tubo que podem assentar tal tubulação mais comercialmente possíveis e/ou aumentando a profundidade para a qual tal tubulação pode ser assentada.

[0088] A presente invenção permite a integração de proteção mecânica para a própria válvula ou os componentes da mesma, como atuadores. As válvulas de bloqueio poderiam adicional ou alternativamente ser abertas com o uso de um ou mais atuadores (não mostrados) e o número e arrumação de atuadores adequados poderia variar por motivos de redundância ou para acesso mais fácil, em particular para tornar mais fácil abrir uma válvula de bloqueio com equipamento assentado no leito marítimo. Por exemplo, poderia haver dois atuadores separados a 180° ou poderia haver três atuadores separados a 120°.

[0089] A presente invenção fornece uma tubulação e um método para o assentamento de uma tubulação, especialmente em águas profundas ou extremamente profundas, enquanto não sendo sujeito à capacidade de tensão de topo, especialmente contando com qualquer inundação acidental que possa ocorrer durante a instalação, o que pode afetar a capacidade de tensão de topo.

[0090] A presente invenção também permite que uma faixa mais ampla de navios de instalação a partir da frota de embarcações do instalador ou outros navios disponíveis possa realizar o assentamento e a instalação do tubo. Ademais, a mesma reduz o tempo de instalação, bem como é mais barata e segura. De fato, as unidades de válvula de bloqueio 22 são equipamento padrão ao contrário de módulos de flutuação. O uso de unidades de válvula de bloqueio 22 reduz o risco de danos de tempo de instalação da tubulação 14 e, dessa forma, reduz o custo de operação offshore.

[0091] Diversas modificações e variações às modalidades descritas da invenção ficarão aparentes àqueles versados na técnica sem que se afaste do escopo da invenção conforme definido no presente documento. Apesar de a invenção ter sido descrita em conexão com modalidades preferenciais específicas, deve ser compreendido que a invenção, conforme definido no presente documento, não deve ser limitada indevidamente a tais modalidades específicas.

Claims

Tubulação para assentamento no mar que compreende uma pluralidade de seções de tubulação conjugadas que têm encaixes de extremidade, caracterizada pelo fato de que a tubulação tem pelo menos duas válvulas de bloqueio e pelo menos duas das seções de tubulação incluindo uma válvula de bloqueio entre as mesmas.
Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma válvula de bloqueio é parte de um encaixe de extremidade.
Tubulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma válvula de bloqueio é parte de uma unidade de válvula adicionada entre as seções de tubulação.
Tubulação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a tubulação compreende pelo menos três seções de tubulação, opcionalmente na faixa de 3 a 20 seções de tubulação e pelo menos 3 válvulas de bloqueio, opcionalmente na faixa de 3 a 20 válvulas de bloqueio.
Tubulação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a tubulação compreende todas ou substancialmente todas as seções de tubulação conjugadas junto com válvulas de bloqueio entre as mesmas.
Tubulação, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que as válvulas de bloqueio são uma ou mais do grupo que compreende: parte dos encaixes de extremidade de seção de tubulação, parte de unidades de válvula adicionadas entre as seções de tubulação, ou ambas.
Tubulação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que uma válvula de bloqueio está localizada na extremidade da tubulação.
Tubulação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a tubulação é uma tubulação flexível.
Tubulação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a tubulação é um riser ou uma linha de fluxo de injeção de líquido ou uma linha de fluxo de hidrocarboneto.
Método de assentamento de uma tubulação no mar caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as etapas de:
- (a) fornecer uma pluralidade de seções de tubulação que têm encaixes de extremidade;
- (b) conjugar as seções de tubulação juntas para formar a tubulação com pelo menos duas válvulas de bloqueio, em que pelo menos duas das seções de tubulação têm uma válvula de bloqueio entre as mesmas; e
- (c) assentar a tubulação da etapa (b) no mar.
Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de:
(d) abrir a(s) válvula(s) de bloqueio.
Método, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de ser para o assentamento da tubulação em águas extremamente profundas.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que todas as seções de tubulação são conjugadas junto com válvulas de bloqueio entre as mesmas.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que as válvulas de bloqueio são uma ou mais do grupo que compreende: parte dos encaixes de extremidade de seção de tubulação, parte de unidades de válvula adicionadas entre as seções de tubulação, ou ambas.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as etapas de:
- (i) fornecer uma primeira seção de tubulação que tem um encaixe de extremidade;
- (ii) conjugar o encaixe de extremidade com uma unidade de válvula de bloqueio;
- (iii) conjugar a unidade de válvula de bloqueio com uma segunda seção de tubulação para formar a tubulação;
- (iv) opcionalmente repetir as etapas (ii) e (iii) para alongar a tubulação;
- (v) assentar a tubulação no mar;
- (vi) abrir a válvula de bloqueio ou cada uma das válvulas de bloqueio.
Método de recuperação de uma tubulação, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, a partir do mar, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as etapas de:
- (a) remover qualquer líquido dentro da tubulação;
- (b) fechar a válvula de bloqueio ou cada uma as válvulas de bloqueio; e
- (c) recuperar a tubulação a partir do mar.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) compreende soprar um gás pressurizado ao longo da tubulação.
Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) compreende:
fechar a válvula de bloqueio mais distal após soprar o gás pressurizado ao longo da tubulação; e
liberar o gás pressurizado antes de fechar qualquer uma das válvulas de bloqueio adicionais.