BR112016024258B1 - Método de instalação e utilização de um tubo rígido a partir de um navio ou plataforma flutuante e instalação útil para realizar tal método - Google Patents

Abstract

MÉTODO DE INSTALAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE UM TUBO RÍGIDO A PARTIR DE UM NAVIO OU PLATAFORMA FLUTUANTE. A presente invenção refere-se a um método de instalação e utilização de um tubo rígido (10), denominado tubo principal, no qual se realizam os seguintes passos; a) desce-se uma extremidade do referido tubo principal a partir de um navio ou plataforma flutuante (13) à superfície (14) até por baixo do nível (14) do mar para ali ser ligada a um equipamento submarino (16) imerso, de um modo preferido, no fundo do mar (17), e b) mantém-se o tubo principal assim imerso, durante um determinado período de tempo, caracterizado por fazer-se passar o referido tubo principal (10) em um orifício cilíndrico (4) de secção circular de um dispositivo de limitação de tensão, o referido orifício compreendendo um revestimento interno deslizante (3) solidário com uma estrutura de suporte (9) solidária com o referido navio ou plataforma flutuante, o tubo principal estando, assim, pronto para deslizar em contato contra o referido revestimento deslizante durante os passos a) e b).

Description

[001] A presente invenção refere-se ao campo da instalação submarina e utilização de condutas ou tubos rígidos em aço, a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície até um equipamento imerso, de um modo preferido, até ao fundo do mar. Estes tubos rígidos podem ser tubos denominados tubos de serviço, utilizados para ensaiar ou assegurar a manutenção a partir da superfície do mar do referido equipamento submarino, ou ainda condutas de transporte de fluidos de produção ou de serviço na direção deste equipamento, em particular condutas submarinas de transporte de fluidos petrolíferos ou associados, ou cabeças de poço ou outros equipamentos. Estes tubos rígidos mais particularmente são destinados a ensaiar o referido equipamento submarino a partir da superfície, transportando, na direção desta, produtos líquidos ou gasosos a temperaturas e pressões variáveis. Em particular, os ensaios utilizados consistem em encher a conduta submarina de produção de um líquido para a limpeza da linha, tal como água do mar tratada sob pressão e fazer passar ali, por exemplo, um raspador para limpar. A conduta submarina pode, então, ser drenada enviando para aquela um gás, tal como ar. A conduta de produção pode igualmente ser objeto de um método de inertização com mono-etanol-glicol e/ou azoto.

[002] Os tubos de serviço são tubos rígidos em aço ou metálicos, ou quaisquer outros materiais, em particular compósitos, enrolados sobre uma bobina à superfície e, em seguida, estendidos em imersão no mar, para serem ligados ao equipamento imerso ou no fundo do mar para, em seguida, efetuar um referido ensaio ou referida manutenção ao enviar por aquele os referidos líquidos ou gás, e finalmente recuperá-los partir da plataforma flutuante ou navio por enrolamento. Estes tubos de serviço enroláveis são igualmente conhecidos pela denominação "COILED TUBING" e são desenrolados e, em seguida, enrolados novamente várias vezes. Em geral, a sua extremidade superior permanece parcialmente enrolada sobre a bobina e, portanto, não totalmente desenrolada. No entanto, em determinados casos, a extremidade superior do tubo pode ser totalmente desenrolada e fixa à superfície.

[003] Na prática, estes tubos de serviço apresentam diâmetros de tamanhos relativamente reduzidos, relativamente aos diâmetros das condutas submarinas padronizadas de produção petrolífera, em particular tubos de serviço em aço, de diâmetros inferiores a 10" e, mais particularmente, de 1,5" a 6", mais particularmente ainda entre 1,75" e 4,5", mais particularmente de 50 a 100 mm para intervenções a mais de 1000 m ou mesmo a mais de 2000 m de profundidade.

[004] Estes tubos de serviço em aço rígido são plastificados no sentido mecânico do termo, durante o seu enrolamento, isto, é as tensões que são aplicadas ao tubo vão além do limite elástico do tubo e aquele é, portanto, deformado de modo permanente. Em seguida, durante o desenrolamento do tubo, a tensão que lhe é aplicada por cima para o desenrolar, permite retificá-lo à saída da bobina, eventualmente em combinação com um retificador. Os tubos de serviço de aço rígido do tipo referido apresentam, mais particularmente, limites elásticos de 335 MPa a 750 MPa. Os tubos de serviço rígidos deste tipo são descritos no estado da técnica, em particular, no documento WO 2012/051335.

[005] Devido a sucessivos desenrolamentos e enrolamentos, por um lado e, por outro lado, a outros movimentos do tubo de serviço durante as suas extensões e operações, o tubo de serviço sofre esforços importantes de tensões localizadas ao nível do seu ponto de suspensão à superfície. Deste modo, o balanço, cabeceio e arfagem do navio ou plataforma flutuante, assim como a ação das vagas, do vento e/ou das correntes sobre o tubo de serviço e sobre o navio ou plataforma flutuante induzem esforços de flexão elevados no ponto de suspensão e/ou fixação do tubo no navio ou plataforma flutuante e isto, tanto mais quando o comprimento e portanto o peso assim como a pressão dos fluidos transportados no tubo de serviço são importantes.

[006] Para mitigar este problema, a solução prática atualmente utilizada consiste em desenrolar extensões de tubos suplementares regularmente, em particular com alguns metros, de modo a deslocar a zona do tubo de serviço onde os esforços das tensões se aplicam. Esta solução não é, no entanto, aplicável a não para tubos de serviço de diâmetro reduzido, em particular inferior a 50 mm, e para durações de operação do tubo de serviço inferiores a um dia, utilizáveis para intervenções com a profundidade de imersão limitada a menos de 1000 m. Além deste período, para intervenções a mais de 2000 m, em particular, e para tubos de maior diâmetro, o tubo rígido sofre fadiga excessiva e corre o risco de romper. Mais particularmente, atualmente as durações de operação são de algumas horas e a linha rígida pode ser desenrolada alguns metros após cada operação para minimizar a fadiga que ocorre na mesma zona do tubo rígido, enquanto que as durações das operações a grande profundidade excedem um dia ou mesmo um mês e os riscos de roturas por fadiga do tubo são muito importantes, com as consequências desastrosas sobre o material, o pessoal e o equipamento no fundo do mar em caso de acidente de rotura do tubo.

[007] Esta solução não é, portanto, aplicável para as utilizações a grandes profundidades onde a duração de utilização do tubo de serviço se conta em semanas e os diâmetros necessários são superiores a 50 mm.

[008] Um outro problema encontrado relaciona-se com a ligação da terminação do tubo rígido a equipamentos de ensaio ou equipamentos a ensaiar ou a experimentar. O tubo metálico rígido deve apresentar na sua extremidade um elemento de ligação, em particular, do tipo conector automático, de maior diâmetro do que o tubo de serviço, para permitir a ligação da sua extremidade a uma conduta semirrígida ou conduta flexível intermédia. No entanto, não é fácil montar um tal elemento de ligação ao tubo, uma vez a sua extremidade imersa no fundo do mar. A solução atualmente conhecida consiste em montar à superfície o referido elemento de ligação na extremidade do tubo de serviço antes da sua aplicação no fundo do mar.

[009] São conhecidos dispositivos de tipo esticadores ("bem stiffener") ou limitadores de curvaturas ("bend restrictor") aplicados nas extremidades de condutas flexíveis, como descritos nos documentos EP 2503093, FR 2952118, FR 2871511. Os esticadores ou limitadores de curvaturas de condutas flexíveis são geralmente produzidos na forma de peças cónicas em materiais sintéticos, em particular material de elastómero do tipo poliuretano. São igualmente conhecidas peças deste tipo em aço aplicadas na extremidade de conduta rígida em aço do tipo coluna ascendente para realizar o encastramento por uma peça de transição de inércia do tipo denominado "taper joint" ou ainda "adapter joint" como descrito no documento WO 200913861. Estas peças são colocadas no prolongamento da conduta existente, sendo, em regra, geralmente soldadas na conduta ou montadas por flange.

[0010] A forma cônica permite uma transição de inércia por redução progressiva e contínua do diâmetro, partindo do ponto mais solicitado mecanicamente. Devido ao fato de estas peças cónicas serem solidárias com a extremidade da conduta, os esforços suportados pela referida extremidade de conduta são transferidos para a peça cônica cujo aumento de secção permite uma maior repartição do esforço total, assim como uma transição de menor rigidez e, portanto, uma redução das tensões locais. A secção da peça cônica diminui progressivamente em função da redução da referida tensão, sendo esta máxima no ponto de ligação ou suspensão da conduta na sua extremidade.

[0011] Soluções deste tipo aplicadas a um tubo, tal como descrito anteriormente, não são apropriadas considerando a necessidade de permitir desenrolamentos e enrolamentos ao nível do ponto de suspensão da extremidade superior do tubo rígido à superfície.

[0012] O objetivo desta invenção é proporcionar uma solução para os esforços de tensão dos tubos rígidos acima descritos estendidos a partir da superfície até uma grande profundidade, mais particularmente limitar a fadiga dinâmica no referido tubo rígido que resulta da sua utilização em suspensão a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície durante períodos de operações importantes e, portanto, aumentar a vida útil em fadiga do tubo rígido.

[0013] Um outro objetivo é permitir facilitar o posicionamento dos referidos tubos rígidos, em particular para os tubos de serviço, a partir da superfície.

[0014] Para tal, a presente invenção proporciona um método de utilização de um tubo rígido, daqui em diante denominado tubo principal, de um modo preferido, um tubo principal em aço, a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície até imediatamente por baixo do nível do mar, de um modo preferido, para ali ser ligado a um equipamento submarino imerso, de um modo preferido, até ao fundo do mar, no qual se realizam os passos seguintes: a) desce-se uma extremidade do referido tubo principal a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície até imediatamente por baixo do nível do mar para ser ali ligado a um equipamento submarino imerso, de um modo preferido, no fundo do mar, e b) mantém-se o referido tubo principal assim imerso durante um determinado período de tempo, caracterizado por fazer-se passar o referido tubo principal em um orifício cilíndrico de secção circular, de eixo (ZZ') vertical, de um dispositivo de limitação de tensão denominado esticador deslizante, o referido orifício denominado primeiro orifício compreendendo um revestimento interno deslizante em contato com o referido tubo principal, o referido esticador deslizante sendo solidário com uma estrutura de suporte solidária com o referido navio ou plataforma flutuante estendendo-se no exterior do referido navio ou plataforma flutuante acima da superfície do mar, uma parte superior do referido tubo principal sendo mantida em suspensão por cima do referido esticador deslizante, o referido tubo principal estando assim apto a deslizar em contato contra o referido revestimento deslizante durante os passos a) e b).

[0015] Mais particularmente, no passo a), realizam-se os passos seguintes: a.1) desenrola-se o referido tubo principal enrolado sobre um suporte de enrolamento no referido navio ou referida plataforma flutuante, e a.2) desce-se o referido tubo principal até imediatamente abaixo do nível do mar, de um modo preferido, até um referido equipamento submarino imerso, fazendo-o deslizar através do referido esticador deslizante.

[0016] Compreende-se que o referido primeiro orifício tem sensivelmente o mesmo diâmetro que o referido tubo principal com uma folga mecânica mínima, permitindo a sua introdução e deslizamento no referido orifício, por exemplo, de 1 a 5 mm em função dos diâmetros e comprimento do tubo de serviço. A folga, embora necessária à introdução do referido tubo principal no esticador, deve ser mantida em um mínimo estrito de modo a garantir a eficácia do referido esticador.

[0017] Compreende-se que a direção axial vertical ou ligeiramente inclinada de menos do que 30°, mais geralmente de menos do que 10°, do referido orifício cilíndrico do esticador, estende-se desde uma direção perpendicular a uma superfície teórica horizontal da superfície do mar quando o mar está calmo e o navio ou plataforma flutuante imóveis ou ligeiramente inclinados de menos do que 30° relativamente à referida perpendicular, mais geralmente de menos do que 10°.

[0018] Compreende-se, igualmente, que se faz deslizar o tubo principal, para a sua utilização no fundo do mar, a partir do navio ou plataforma flutuante, mas igualmente que o referido tubo principal permanece apto a deslizar no esticador durante a sua colocação em funcionamento quando o navio ou plataforma flutuante e o referido tubo principal são agitados por movimentos ligados à ondulação, às ondas, às correntes marítimas e/ou ao vento.

[0019] A função do esticador deslizante de acordo com a invenção é transferir para a referida estrutura de suporte os esforços de flexão sofridos pelo referido tubo principal em contato com o esticador, no caso de movimentos relativos do esticador e do referido tubo principal, ou seja, transferir os momentos de flexão sofridos pelo referido tubo principal devido aos seus movimentos laterais horizontais e à sua curvatura, tendo em consideração que os eventuais esforços de tração e de compressão não são transferidos para o esticador, devido ao seu caráter deslizante. A aplicação deste esticador limita-se, portanto, à transferência dos esforços de flexão "bend stiffener".

[0020] Este revestimento deslizante antiabrasivo com um mínimo da folga permite evitar a deterioração do tubo de serviço durante o seu posicionamento e a sua utilização, o contato deste com o seu ponto de guiamento e suspensão à superfície podendo sofrer, na ausência de revestimento deslizante, um desgaste tão prejudicial quanto o efeito de uma serra para metais sobre o tubo, em resultado de múltiplos movimentos deslizantes repetidos.

[0021] O método e dispositivo de estiramento de acordo com a invenção permitem, portanto, estender o referido tubo principal através do referido esticador a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície até uma grande profundidade, minimizando a abrasão do referido tubo principal durante as subidas e descidas do referido tubo e limitando a fadiga mecânica no referido tubo principal resultante da sua utilização em suspensão, a partir do navio ou plataforma flutuante em períodos importantes no mar, na prática, o método e dispositivo de acordo com a presente invenção permitem multiplicar a vida útil em fadiga do referido tubo principal por um fator de segurança, frequentemente, superior a 10. Esta invenção permite igualmente tornar possível a utilização do referido tubo principal em estados de mar mais importantes, limitando portanto a espera por uma janela meteorológica aceitável.

[0022] Mais particularmente, as dimensões do esticador são definidas de modo a que a tensão do referido tubo principal não exceda 50% a 80% do limite elástico do aço do tubo principal.

[0023] Na prática e a título ilustrativo, para os habituais tubos principais de diâmetros de 1,5 a 8" (ou mesmo mais do que 100 mm) com limite elástico de 350 a 750 MPa, imersos a uma profundidade de 1000 a 3000 m, o esticador apresentará um comprimento L1 de 1 a 8 m e um diâmetro externo máximo da secção principal D1 de 100 a 200 mm para um semi-ângulo no vértice do cone de 0 a 5°.

[0024] Devido ao fato de o esticador suportar apenas as forças de flexão, este é dimensionado de acordo com as curvaturas máximas do tubo de serviço e não da sua tensão e, portanto, profundidade de imersão.

[0025] Na realidade, embora a expansão do referido tubo principal se possa igualmente fazer na direção radial (devido à pressão e à temperatura do fluido transportado), esta expansão radial não pode nunca ultrapassar 0,2% o que é negligenciável, por exemplo, 0,2 mm para um diâmetro de 100 mm, portanto, inferior à folga. Além disso, deverá salientar-se que a introdução do referido tubo principal nos esticadores faz-se sem pressão, à temperatura ambiente e, portanto, sem expansão com o máximo da folga. Em seguida, a expansão radial em funcionamento tenderá a diminuir a folga e a aumentar a qualidade da função de transferência de esforço.

[0026] Mais particularmente, o referido esticador deslizante compreende uma peça rígida maciça, de um modo preferido, em aço, atravessada na sua massa por um referido orifício cilíndrico, denominado primeiro orifício, de eixo vertical (ZZ'), a referida parte rígida compreendendo uma secção principal tendo uma superfície externa de revolução relativamente ao eixo do referido primeiro orifício cilíndrico, de um modo preferido, o diâmetro diminui progressivamente e de modo contínuo de cima para baixo do referido esticador até à extremidade inferior do referido esticador.

[0027] Assim, o aumento da secção do esticador suporta as forças e tensões sofridas pelo referido tubo principal e transferidas para o esticador ao máximo na zona onde a tensão é a mais elevada ao nível superior, ou seja, no ponto de ligação ou contato do esticador com a estrutura de suporte.

[0028] Ainda mais particularmente, a referida secção principal da peça rígida constituindo o referido esticador, apresenta uma superfície externa de forma troncocônica estendendo-se desde e por baixo de uma parte superior da referida peça rígida definindo um flange de fixação em torno da extremidade superior do referido primeiro orifício.

[0029] Em um modo preferido de realização, o referido flange de fixação forma uma placa de fixação fixa em ou solidarizada com a extremidade superior da referida secção principal, a referida placa de fixação repousando e estando fixa sobre uma plataforma horizontal da referida estrutura de suporte, a referida placa de fixação estendendo- se sobre uma superfície plana por cima da referida plataforma de dimensão (D2) maior do que a da maior secção (D1) da referida secção principal, de um modo preferido, uma referida superfície plana de placa de circunferência circular coaxial com a do referido primeiro orifício, de um modo preferido, uma referida superfície plana de placa de uma dimensão (D2) maior, pelo menos dupla, de um modo preferido, pelo menos 5 vezes, daquela da referida maior secção (D1) da referida secção principal da peça cônica.

[0030] Quando o referido flange ou placa de fixação é fixa na extremidade superior da secção principal da peça cônica, aquela é fixa, de um modo preferido, por soldadura ou aparafusamento. Quando aquela está solidarizada com a secção principal, pode ser realizada por moldagem e/ou forjamento sob a forma de uma mesma peça forjada em aço ou por maquinagem de uma peça forjada, se for o caso.

[0031] O tubo principal, o esticador e o tubo de ligação podem ser em quaisquer outros materiais rígidos, tal como materiais compostos.

[0032] O aumento de dimensão, em particular, o aumento descontínuo de diâmetro ao nível do flange de fixação, relativamente à secção principal do esticador, permite aumentar a superfície de repartição da tensão transferida para a plataforma da estrutura de suporte e, portanto, diminuir localmente a tensão sobre a plataforma, transferida a partir da extremidade superior do esticador, ou seja, na zona onde é máxima. Deste modo, na prática, a referida placa de fixação poderá apresentar uma espessura reduzida relativamente à espessura máxima da secção principal da peça rígida e poderá ser fixa sobre a plataforma, por parafusos, porque a tensão é muito reduzida.

[0033] Compreende-se assim que: - a secção principal atravessa a referida plataforma e estende-se desde e por baixo da referida placa de fixação e, em seguida, por baixo da referida plataforma, a sua extremidade inferior podendo estar em imersão próximo da superfície no mar; e - a secção da secção principal estende-se por uma secção transversal, ou seja, em um plano perpendicular à sua direção axial longitudinal vertical.

[0034] Ainda mais particularmente, o referido primeiro orifício da referida peça rígida de estiramento é coberto na sua superfície em contato com o referido tubo principal com um revestimento deslizante, composto de um material antiabrasão de fricção reduzida, escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo, um material viscoso, tal como uma massa lubrificante ou um material sólido, tal como um revestimento em camada de película de plástico do tipo forro, de um modo preferido, em material termoplástico do tipo PE, PP, PA, PVDF ou um elastómero, o referido revestimento flexível sendo, além disso e, de um modo preferido, revestido na sua superfície de contato com o referido tubo principal (10) com um material antiabrasão de fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo, ou um material viscoso, tal como uma massa lubrificante.

[0035] Mais particularmente, o referido tubo principal é coberto com um material antiabrasão de fricção reduzida, escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo ou um material viscoso, tal como uma massa lubrificante, sendo o tratamento de realização deste revestimento realizado, de um modo preferido, após o passo a) e antes de o introduzir no referido primeiro orifício.

[0036] Define-se o tipo de termoplástico de revestimento em função da temperatura de utilização. Na maior parte dos casos, um PEHD é suficiente. Mas, acima de 60 °C, poder-se-á utilizar, de um modo preferido, o PP.

[0037] Este revestimento deslizante antiabrasivo com um mínimo de folga, permite evitar a deterioração do referido tubo principal durante o seu posicionamento e a sua utilização, o contato deste com o seu ponto de guiamento e suspensão na superfície podendo sofrer um desgaste tão prejudicial quanto uma serra para metais sobre o referido tubo na ausência de revestimento deslizante.

[0038] Deverá salientar-se igualmente que a folga entre o referido tubo principal e o primeiro orifício aumenta progressivamente com as extensões do referido tubo principal. A folga será, portanto, reduzida ao mínimo. De um modo vantajoso, a introdução do referido tubo no esticador requer massa lubrificante para assegurar um bom deslizamento. Uma caixa de lubrificação, na qual penetra e desliza o referido tubo principal, é então posicionada por cima do esticador para servir de lubrificante permanente durante a extensão e as subidas do referido tubo principal. De construção, os referidos tubos são tubos de superfície lisa e sem rebarbas, porém um colar para a eliminação de rebarbas pode, além disso, ainda, de um modo vantajoso, ser montado por cima do esticador para remover ou esmagar os defeitos microscópicos que poderiam apresentar o risco de danificar o revestimento. Trata-se, por exemplo, de um pequeno bloco cilíndrico de bordo cortante em uma ou duas partes no qual penetra e desliza o referido tubo principal. Este colar poderá ser combinado inteligentemente com a caixa de lubrificação.

[0039] De acordo com uma outra característica particular vantajosa, no decurso do passo a) passa-se o referido tubo principal por um dispositivo de tensionamento e de redução de curvatura residual ligada ao enrolamento e, em seguida, por uma caixa de massa lubrificante e um colar para a eliminação de rebarbas, antes da sua introdução no esticador, de modo a que a superfície externa do referido tubo seja revestida com massa lubrificante antes do seu deslizamento no referido primeiro orifício.

[0040] Compreende-se que esta característica permite melhorar as propriedades de deslizamento do referido tubo principal no interior do referido primeiro orifício.

[0041] Mais particularmente, realiza-se um ensaio de controle e/ou assegura-se a manutenção de uma conduta submarina e/ou de um poço de perfuração no fundo do mar enviando um líquido ou um gás com o auxílio do referido tubo principal cuja extremidade inferior está ligada à referida conduta submarina e/ou a um poço de perfuração no fundo do mar, de um modo preferido, por intermédio de uma conduta flexível ou semirrígida.

[0042] Em um modo preferido de realização, o referido esticador é pré-equipado com uma parte de tubo, denominada tubo de ligação fixa e/ou suspensa de modo reversível na referida estrutura de suporte e/ou no referido esticador, o referido tubo de ligação sendo, de um modo preferido, do mesmo diâmetro e, de um modo preferido, ainda de composição idêntica à do tubo principal, sendo o referido tubo de ligação engatado no referido primeiro orifício e compreendendo na sua extremidade inferior, por baixo do referido esticador, um elemento de ligação, ligado ou apto a ser ligado a um equipamento, de um modo preferido, uma conduta flexível ou semirrígida, e antes do passo a), realizam-se os passos nos quais: - liga-se a extremidade do referido tubo principal à extremidade superior do referido tubo de ligação, de um modo preferido, por soldadura e, em seguida, abrasão do cordão de soldadura, e - separa-se o referido tubo de ligação do referido dispositivo de estiramento, e - começa-se a descer o referido tubo de ligação.

[0043] Mais particularmente, o referido tubo de ligação compreende uma braçadeira de aperto amovível em torno de uma parte do referido tubo de ligação passando por cima do referido primeiro orifício.

[0044] Compreende-se, portanto, que o referido tubo de ligação tem sensivelmente o mesmo diâmetro que o referido tubo principal e de um comprimento superior ao do referido esticador, mais precisamente, superior ao comprimento do referido primeiro orifício para permitir as suas ligações por cima e por baixo do referido esticador. O referido tubo de ligação tem várias funções: - em particular serve para ligar o tubo principal por soldadura, a soldadura, em particular a ligação, sendo aplicada na referida estrutura de suporte acima da superfície do mar, na zona seca e, portanto, de fácil acesso, como esta ligação é realizada à superfície, pode ser reparada ou refeita à vontade, reenrolando o tubo principal, sendo entendido, no entanto, que esta ligação, em particular esta soldadura, estando em funcionamento no fundo da água não está sujeita à fadiga elástica sofrida pelo tubo principal no seu ponto de suspensão à superfície, e - este está equipado na sua extremidade inferior com um elemento de ligação, ele próprio previamente soldado sobre este tubo de ligação porque não pode transitar para o referido primeiro orifício do elemento de estiramento devido às dimensões e tolerância, e - o referido tubo de ligação pode, em seguida, ser ligado aos equipamentos submarinos destinados a ser montados na extremidade do tubo principal, tais como boias ou condutas flexíveis ou semirrígidas ou outros equipamentos.

[0045] Este modo de realização é particularmente vantajoso porque facilita a ligação da extremidade do referido tubo principal ao equipamento destinado a ser imerso, em particular, uma conduta flexível destinada a ser ligada à extremidade do referido tubo principal através do referido elemento de ligação pré-montado na extremidade inferior do referido tubo de ligação.

[0046] Mais particularmente, a extremidade superior do tubo de ligação que passa por cima do esticador pode terminar em um chanfro de soldadura.

[0047] O conjunto do esticador e tubo de ligação pode ser facilmente manuseado e instalado na referida estrutura de suporte no navio ou plataforma flutuante antes de ser montado, em particular por soldadura, na extremidade do referido tubo principal, o referido tubo principal pode então ser estendido equipado com o seu elemento de ligação terminal de maior diâmetro do que o referido primeiro orifício do esticador.

[0048] Por defeito, o referido elemento de ligação que é de maior diâmetro do que o primeiro orifício, não pode passar através deste e deve ser montado na extremidade do tubo de serviço após extensão e deslizamento daquele no interior do referido primeiro orifício, o que complica o procedimento de utilização do tubo principal.

[0049] Durante a subida final do tubo principal e o seu reenrolamento, a sua extremidade incluindo o esticador e o tubo de ligação pode ser cortada e o referido conjunto de esticador e o referido tubo de ligação podem ser armazenados aguardando uma nova utilização.

[0050] No geral, o sistema de acordo com a presente invenção é de fácil utilização. A sua vida útil teórica pode ser de vários anos e em qualquer caso compatível com a vida útil do tubo principal.

[0051] Assim, mais particularmente, assegura-se a manutenção e estabilização de um tubo principal rígido em aço, desenrolado a partir de um navio ou plataforma flutuante à superfície até ao fundo do mar e atravessando um referido esticador após a referida descida e instalação, durante um período de pelo menos 24 h, de um modo preferido, pelo menos 1 mês sem o içar até à superfície e/ou sem desenrolar uma extensão suplementar daquele.

[0052] A presente invenção proporciona igualmente uma instalação útil para a implementação de um método de acordo com a invenção, caracterizada por compreender uma estrutura de suporte solidária com um navio ou plataforma flutuante à superfície, sobre a qual é fixo um esticador compreendendo uma peça rígida maciça de superfície externa de revolução de diâmetro diminuindo progressivamente e de modo contínuo, de baixo para cima, do referido esticador até a extremidade inferior do referido esticador, de um modo preferido, realizada em aço, compreendendo um orifício axial denominado primeiro orifício compreendendo um revestimento interno deslizante apto a permitir o movimento deslizante de um referido tubo principal introduzido no referido primeiro orifício em contato com o referido tubo principal.

[0053] Mais particularmente, o referido primeiro orifício da referida peça rígida de estiramento está coberto na sua superfície em contato com o tubo principal com um revestimento deslizante constituído por um material antiabrasão de fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo, um material viscoso, tal como uma massa lubrificante ou um material sólido, tal como um revestimento em camada de película de plástico do tipo forro, de um modo preferido,, de material termoplástico do tipo PE, PP, PA, PVDF ou um elastómero.

[0054] Ainda mais particularmente, o referido esticador está equipado com uma parte de tubo denominada tubo de ligação fixa de modo reversível ao referido esticador, sendo o referido tubo de ligação do mesmo diâmetro e, de um modo preferido, de composição idêntica à do tubo principal, o referido tubo de ligação sendo engatado no referido primeiro orifício e compreendendo na sua extremidade inferior, por baixo do referido esticador, um elemento de ligação, ligado ou apto a ser ligado ao equipamento, de um modo preferido, uma conduta flexível.

[0055] Ainda mais particularmente, o referido tubo de ligação compreende uma braçadeira de aperto amovível em torno de uma parte do referido tubo de ligação passando por cima do referido primeiro orifício.

[0056] Outras características e vantagens desta invenção serão evidentes à luz da seguinte descrição detalhada feita com referência às figuras nas quais: - as figuras 1A a 1C são vistas laterais (figura 1A) e corte vertical axial (figura 1B e 1C) de um esticador 1) deslizante de acordo com a presente invenção, pré-equipado com um tubo 5 de ligação (figura 1B) e sem tubo de ligação (figura 1C), e - a figura 2 representa uma vista de uma instalação de ligação fundo/superfície equipada com um dispositivo de estiramento daqui em diante denominado esticador deslizante de acordo com a presente invenção, - a figura 3 representa a parte da instalação no navio, e - a figura 3A mostra um pormenor ao nível da junção do esticador 1 deslizante sobre uma estrutura ou viga 9 de suporte do navio.

[0057] O esticador 1 deslizante, como representado nas figuras consiste em uma peça maciça em material sólido rígido, tal como aço eventualmente reforçado por fibras de vidro ou sintéticas compreendendo as duas partes seguintes: uma secção 2a principal cônica e uma placa 2b de fixação superior. A secção 2a principal inferior com superfície externa de revolução troncocônica estende-se por um comprimento L1. É perfurada pelo referido primeiro orifício 4 cilíndrico de secção circular com o mesmo eixo ZZ' que a referida superfície externa troncocônica e atravessa-a de um lado ao outro. O diâmetro da superfície externa troncocônica da secção 2a principal varia desde um valor D1 máximo na sua extremidade superior até um valor d1 mínimo na sua extremidade inferior. Nas figuras, a peça cônica foi representada com uma geratriz linear e os diâmetros variam de modo linear. No entanto, em uma outra forma de realização, a geratriz da superfície de revolução da secção principal pode ser uma parábola, mas em qualquer dos casos a variação do diâmetro será progressiva e contínua entre o valor D1 máximo e o seu valor d1 mínimo.

[0058] A secção 2a principal troncocônica é sobreposta por uma placa perfurada formando uma peça 2b anular coaxial perfurada pela extremidade superior do referido primeiro orifício cilíndrico. A placa 2b superior anular apresenta uma forma cilíndrica de diâmetro D2 superior a D1 e espessura e1. O maior diâmetro D2 da placa 2b anular permite que a face 2b1 inferior desta repouse e seja fixa por aparafusamento e/ou soldadura à face superior de uma plataforma de uma estrutura 9 de suporte solidária com o navio ou plataforma flutuante, daqui em diante descrito em ligação com a figura 2.

[0059] Em uma forma de realização, a secção 2a principal da superfície externa troncocônica pode ser realizada por maquinagem a partir de uma parte perfurada tubular de superfície externa cilíndrica com secção circular, permitindo a referida maquinagem reduzir progressivamente a espessura e, portanto, o diâmetro externo de modo contínuo ao longo do seu comprimento.

[0060] A peça 2 pode igualmente e, de um modo preferido, ser realizada sob a forma de uma peça forjada, cuja placa 2b superior está solidarizada com a secção 2a principal inferior, a referida peça 2 sendo continuamente atravessada pelo referido primeiro orifício 4 cilíndrico axial.

[0061] Em um outro modo de realização, a placa 2b superior anular é soldada na extremidade superior da secção principal na superfície 2a troncocônica.

[0062] A peça 2 compreende um revestimento 3 deslizante na forma de um revestimento interno em matéria plástica, de um modo preferido, em matéria termoplástica, do referido primeiro orifício denominado "forro". Um tal revestimento pode ser realizado por "swagelining" como descrito no documento FR 2876773. Para tal, realizam-se os passos seguintes: a) Preparação de uma conduta 3-1 de revestimento em material termoplástico flexível e elástico no interior do referido primeiro orifício, a referida conduta de revestimento tendo um diâmetro ligeiramente superior ao diâmetro do referido primeiro orifício. b) Aquecimento da referida conduta do revestimento passando-a por um forno de aquecimento e, em seguida, por uma fieira para tornar a sair na direção do referido primeiro orifício com um diâmetro externo ligeiramente inferior ao diâmetro interno do referido primeiro orifício. c) Uma primeira extremidade da conduta de revestimento é introduzida em uma primeira extremidade do referido primeiro orifício. A referida primeira extremidade da conduta de revestimento está equipada com uma cabeça de tração ligada a um guincho no exterior do referido primeiro orifício do lado da sua segunda extremidade. d) Tração da conduta de revestimento a partir da segunda extremidade do orifício 4. Durante esta tração, a conduta do revestimento vê, portanto, o seu diâmetro reduzir-se, mas igualmente o seu comprimento nominal aumentar. Em uma fase de preparação da tração cola-se, por exemplo, com adesivo de tipo epoxídico ou poliuretano bi-componente, a parede interna do referido primeiro orifício. e) Após a tração da referida conduta de revestimento no interior do referido primeiro orifício até à sua segunda extremidade, afrouxa-se a tração sobre a conduta de revestimento depois de esta ter atravessado todo o primeiro orifício. E, devido ao fato de apresentar inicialmente um diâmetro superior ao diâmetro do primeiro orifício, a referida conduta de revestimento afrouxada encosta-se e adere por fusão, devido ao seu aquecimento, à superfície interna em aço do primeiro orifício, sendo a adesão eventualmente reforçada por colagem. De um modo vantajoso, o flange 2b de fixação é coberta na sua superfície superior por uma parte 3b de revestimento interno na continuidade do revestimento 3a cilíndrico no interior do referido primeiro orifício 4. Esta parte 3b superior plana assegura a proteção da face superior do flange 2b de fixação.

[0063] Em uma outra forma de realização, o revestimento interno termoplástico é aplicado contra a superfície interna do referido primeiro orifício por fixação por meio de uma cinta.

[0064] Para a utilização de um tubo de serviço em aço de 3,5" (89 mm) de diâmetro e um limite elástico de 555 MPa destinado a ser estendido sobre um comprimento de mais de 2 km, para ser instalado a cerca de 2000 m de profundidade.

[0065] Será utilizado um esticador deslizante apresentando as características dimensionais seguintes: - L1 = 2 a 7 m, - e, espessura do cone em aço do esticador varia de: - e max = 10 a 50 mm no alto, até - e min = 2 a 3 mm em baixo - espessura do revestimento em polietileno (PE) = 5 a 25 mm,

[0066] O flange 2b, ligado por soldadura ao topo do esticador 2a, apresenta uma espessura e1 superior à espessura máxima e max do esticador.

[0067] Nas figuras 1A e 1B, o esticador 1 deslizante está equipado com um tubo 5 de ligação do mesmo diâmetro e da mesma espessura que o tubo de serviço ao qual se destina a ser ligado na sua extremidade 5a superior chanfrada. A sua extremidade inferior está equipada com um elemento macho ou fêmea de conector 6 automático, também neste caso, por meio de uma cinta ou soldadura. O maior diâmetro D3 externo do referido elemento 6 de ligação é superior ao diâmetro interno do referido primeiro orifício d2. A extremidade 5a superior do tubo 5 de ligação estende-se por cima da placa 2b superior de fixação.

[0068] Em um modo de realização, o tubo 5 de ligação é, deste modo, mantido em suspensão com a sua extremidade 5a superior estendendo-se por cima da placa 2b com o auxílio de uma braçadeira 7 de aperto que aperta a superfície externa do tubo de ligação e que repousa sobre a face superior da placa 2b.

[0069] O diâmetro externo do tubo d3 de ligação, na sua secção principal, proporciona uma folga mínima com o diâmetro d2 interno do primeiro orifício revestido do referido revestimento 3 interno de modo a permitir o deslizamento do tubo 5 pela sua extremidade 5a superior introduzida na extremidade inferior do primeiro orifício da peça 2 cônica.

[0070] Nas figuras 2 e 3, representou-se uma instalação completa de ligação fundo/superfície, mostrando o posicionamento de um tubo 10 de serviço rígido em aço enrolado sobre uma bobina 12 no convés de um navio ou suporte 13 flutuante. O tubo 10 de serviço em aço é desenrolado e passa por um dispositivo 11 de retificação, em seguida, através de um dispositivo de lubrificação e alisamento da sua superfície 18 externa. Em seguida, a sua extremidade é soldada na extremidade 2a superior do tubo 5 de ligação solidarizado com um esticador 1 deslizante, cuja placa 2b anular superior está fixa na face 9a superior de uma plataforma de uma estrutura 9 de suporte, a secção 2a principal troncocônica do esticador deslizante atravessando um orifício 8 da plataforma 9 (figura 1C). Em seguida, o tubo 5 de ligação é separado do esticador 1 de modo a poder permitir o movimento deslizante e o posicionamento do tubo 5 de ligação com o tubo de serviço em imersão até ao fundo do mar. Para tal, desengata- se o grampo ou braçadeira 7 de aperto que mantinha o tubo de ligação em suspensão no esticador deslizante tal como mostrado na figura 1A.

[0071] Na figura 2, representou-se o tubo de serviço após desenrolamento e imersão da extremidade do tubo de serviço em aço equipado com o seu tubo de ligação.

[0072] Na figura 2, o elemento 6 de ligação na extremidade do tubo 5 de ligação está ligado a um elemento de ligação complementar de conector 6’ automático na extremidade de uma conduta 15 flexível cuja outra extremidade permite aceder e assegurar a manutenção e/ou realizar ensaios no equipamento 16 submarino que repousa no fundo 17 do mar, tal como uma cabeça de poço ou uma conduta submarina de produção petrolífera.

[0073] A ligação do equipamento 16 na extremidade inferior do tubo 5 de ligação pode ser realizada antes ou depois da separação e descida em imersão do tubo 5 de ligação relativamente ao esticador com o auxílio de um robô submarino do tipo ROV.

Claims (15)

1. Método de instalação e utilização de um tubo rígido (10), denominado tubo principal, de um modo preferido, um tubo principal (10) em aço, no qual realizam-se as seguintes etapas: a) baixar uma extremidade do referido tubo principal a partir de um navio ou plataforma flutuante (13) à superfície (14) até imediatamente abaixo do nível do mar (14) para ali ser ligada a um equipamento submarino (16) imerso, de um modo preferido, no fundo do mar (17), e b) manter o tubo principal assim imerso durante um determinado período de tempo, caracterizado por fazer passar o referido tubo principal (10) em um orifício cilíndrico (4) de secção circular, de um modo preferido, de eixo vertical (ZZ'), de um dispositivo de limitação de tensão denominado esticador deslizante (1), o referido orifício denominado primeiro orifício compreendendo um revestimento interno deslizante (3), o referido esticador deslizante (1) sendo solidário com uma estrutura de suporte (9) solidária com o referido navio ou plataforma flutuante estendendo-se no exterior do referido navio ou plataforma flutuante acima da superfície do mar, uma parte (10a) superior do referido tubo principal sendo mantida em suspensão por cima do referido esticador deslizante, o tubo principal estando assim apto para deslizar em contato contra o referido revestimento deslizante durante as etapas a) e b).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido esticador deslizante (1) compreende uma peça rígida maciça (2), de um modo preferido, em aço, atravessada na sua massa por um referido primeiro orifício cilíndrico de eixo vertical (ZZ'), a referida peça rígida compreendendo uma secção principal (2a) tendo uma superfície externa de revolução relativamente ao eixo do referido primeiro orifício (4), de um modo preferido, o diâmetro diminuindo progressivamente e de modo contínuo de cima para baixo do referido esticador até à extremidade inferior do referido esticador.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida secção principal (2a) da peça rígida constituindo o referido esticador deslizante (1) apresenta uma superfície externa de forma troncocônica estendendo-se a partir de e por baixo de uma parte superior (2b) da referida peça rígida definindo um flange de fixação em torno da extremidade superior do referido primeiro orifício (3).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido flange (2b) de fixação forma uma placa de fixação fixa em ou solidarizada com a extremidade superior da referida secção principal (2a), a referida placa de fixação repousando e estando fixa sobre uma plataforma horizontal da referida estrutura de suporte (9), a referida placa (2b) de fixação estendendo-se sobre uma superfície plana por cima da referida plataforma de dimensão (D2) maior que a da maior secção (D1) da referida secção principal, de um modo preferido, uma referida superfície plana de placa de circunferência circular coaxial com a do referido primeiro orifício, de um modo preferido, uma referida superfície plana de placa, pelo menos dupla, de um modo preferido, pelo menos 5 vezes, da que da referida maior secção (D1) da referida secção principal (2a) de peça cônica.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o referido primeiro orifício (4) da referida peça rígida de reforço está coberto na sua superfície em contato com o referido tubo principal com um revestimento deslizante (3) constituído por um material antiabrasão com fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo, um material viscoso, tal como uma massa lubrificante ou um material sólido, tal como um revestimento em camada de película de plástico do tipo forro, de um modo preferido, em material termoplástico do tipo PE, PP, PA, PVDF ou um elastómero, sendo o referido revestimento flexível, além disso, de um modo preferido, revestido na sua superfície de contato com o referido tubo principal (10) com um material antiabrasão de fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo ou um material viscoso, tal como uma massa lubrificante.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o referido tubo principal (10) é revestido com um material antiabrasão de fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo ou um material viscoso, tal como uma massa lubrificante, sendo o tratamento de realização deste revestimento realizado, de um modo preferido, após a etapa a) e antes de o introduzir no referido primeiro orifício.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o referido esticador deslizante (1) está pré-equipado com uma parte de tubo denominada tubo de ligação (5) fixo e/ou suspenso de modo reversível na referida estrutura de suporte e/ou referido esticador deslizante, o referido tubo de ligação sendo, de um modo preferido, do mesmo diâmetro e, de um modo preferido, ainda de composição idêntica à do tubo principal, o referido tubo de ligação estando engatado no referido primeiro orifício (4) e compreendendo na sua extremidade inferior, por baixo do referido esticador, um elemento de ligação (6) ligado ou apto para ser ligado a um equipamento (16), de um modo preferido, uma conduta flexível ou semirrígida e, antes da etapa a), as seguintes etapas são realizadas: - ligar a extremidade do referido tubo principal à extremidade superior do referido tubo de ligação, de um modo preferido, por soldadura e em seguida abrasão do cordão de soldadura, e - separar o referido tubo de ligação do referido dispositivo de estiramento, e - iniciar a descida do referido tubo de ligação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido tubo de ligação compreende uma braçadeira (7) de aperto amovível em torno de uma parte do referido tubo de ligação passando por cima do referido primeiro orifício.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por, na etapa a), as seguintes etapas são realizadas: a.1) desenrolar o referido tubo principal enrolado sobre um suporte de enrolamento no referido navio ou referida plataforma flutuante e, de um modo preferido, passar o tubo principal em um dispositivo (11) de tensionamento e de redução de curvatura residual ligado ao enrolamento, em seguida, em uma caixa de massa lubrificante (18) e em um colar para a eliminação de rebarbas, antes da sua introdução no esticador deslizante (1), e a.2) baixar o referido tubo principal até imediatamente abaixo do nível do mar, de um modo preferido, até um referido equipamento submarino imerso, fazendo-o deslizar através do referido esticador deslizante.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por, na etapa b), assegurar a manutenção e estabilização do referido tubo principal (10) de aço desenrolado a partir de um navio ou plataforma flutuante (13) à superfície (14) até ao fundo do mar (17) e atravessando o referido esticador deslizante (1) após a referida descida e utilização, durante um período de, pelo menos, 24 h, de um modo preferido, pelo menos, 1 mês sem o içar à superfície e/ou sem desenrolar uma extensão suplementar.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por realizar um ensaio de controle e/ou assegurar a manutenção de uma conduta submarina e/ou de um poço (16) de perfuração no fundo do mar (17) enviando um líquido ou um gás com o auxílio do referido tubo principal cuja extremidade inferior é ligada à referida conduta submarina e/ou de um poço (16) de perfuração no fundo do mar, de um modo preferido, por intermédio de uma conduta flexível ou semirrígida (15).

12. Instalação útil para a realizar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por compreender uma estrutura de suporte (9) solidária com um navio ou plataforma flutuante (13) à superfície (14), sobre a qual é fixo um esticador deslizante (1) compreendendo uma peça rígida maciça (2) de superfície externa de revolução de diâmetro diminuindo progressivamente e de modo contínuo de cima para baixo do referido esticador até à extremidade inferior do referido esticador, de um modo preferido, realizada em aço, compreendendo um orifício axial denominado primeiro orifício (4) compreendendo um revestimento interno deslizante (3), apto a permitir o movimento deslizante de um referido tubo principal introduzido no referido primeiro orifício em contato com o referido tubo principal.

13. Instalação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro orifício (4) da referida peça rígida de estiramento está coberto na sua superfície em contato com o referido tubo principal com um revestimento deslizante (3) constituído por um material antiabrasão com fricção reduzida escolhido dentre um material líquido, tal como um óleo, um material viscoso, tal como uma massa lubrificante ou um material sólido, tal como um revestimento em camada de película de plástico do tipo forro, de um modo preferido, em material termoplástico do tipo PE, PP, PA, PVDF ou um elastómero.

14. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que o referido esticador deslizante (1) está equipado com uma parte de tubo denominada tubo de ligação (5) fixo de modo reversível ao referido esticador, o referido tubo de ligação sendo do mesmo diâmetro e, de um modo preferido, de composição idêntica à do tubo principal, sendo o referido tubo de ligação engatado no referido primeiro orifício (4) e compreendendo na sua extremidade inferior, sob o referido esticador, um elemento de ligação (6), ligado ou apto para ser ligado a um equipamento (16), de um modo preferido, uma conduta flexível ou semirrígida (15).

15. Instalação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o referido tubo de ligação compreende uma braçadeira (7) de aperto amovível em torno de uma peça do referido tubo de ligação passando por cima do referido primeiro orifício.

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