BR112016027935B1

BR112016027935B1 - Método de regular a elevação, atitude e integridade estrutural de um vaso que contém pressão em um corpo de líquido

Info

Publication number: BR112016027935B1
Application number: BR112016027935-2A
Authority: BR
Inventors: Michael W. N. Wilson
Original assignee: Michael William Neil Wilson
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2023-04-25
Also published as: JP2020079086A; WO2015181314A1; JP2017518227A; EP3148870B1; BR112016027935A2; AU2015265932B2; CA2950225A1; US10655756B2; JP6659671B2; EP3148870A1; CA2950225C; JP7021270B2; EP3838737B1; US20150345665A1; PT3148870T; EP3838737A1; US9797525B2; AU2015265932A1; US20180087691A1

Abstract

Um método para regulação da elevação, atitude e integridade estrutural de uma embarcação que contém pressão (V) em um corpo de líquido (L) que contrabalanceia os meios de flutuação (MF) e de lastro incompressível (MB) uns contra os outros em compartimentos seriais separados (CF, CB). A variação da quantidade de meio de lastro incompressível (MB) permite controlar a elevação e a atitude da embarcação (V). Se o meio de flutuação (MF) for compressível, a variação da quantidade de meio de flutuação (MF) permite controlar a pressão ambiente da embarcação (V). O método facilita a flutuação e o reboque e a extensão de uma tubulação submarina sobre, para e em um local de águas profundas.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:

[001] Esta invenção refere-se, em geral, ao uso dos vasos que contêm pressão para controlar a elevação e a atitude de objetos submersos em um corpo de líquido, especialmente em ambientes em que o choque hidrostático é uma preocupação significativa. Os objetos podem ser conectados a um ou mais vasos que contêm pressão, como camisas submarinhas usadas para suportar turbinas eólicas ou plataformas petrolíferas. Os objetos podem ser os vasos que contêm pressão, como tubulações.

[002] No método presentemente conhecido de mover um objeto de um local submarinho para um outro elevando ou abaixando um objeto entre a superfície e o leito do mar, pequenas microesferas de vidro contendo ar ou outro gás são dispersas em um corpo de líquido para formar um fluido boiante. O fluido pode ser injetado ou evacuado de uma bexiga que é disposta dentro de um alojamento rígido. Uma válvula permite que a água do mar seja injetada dentro de um vão, ou evacuada do mesmo, no alojamento e ao redor da bexiga. Se o vão for preenchido com água, à medida que a bexiga é expandida ou contraída pela adição ou evacuação de fluido, a água será evacuada do vão, ou admitida pelo mesmo, dentro do alojamento.

[003] As profundidades nas quais o sistema de microesfera/bexiga pode efetivamente operar são limitadas. O fluido é uma dispersão das microesferas que contêm gás em um líquido e é, portanto, incompressível. O gás contido nas microesferas é a fonte predominante da boiância (buyoance) do sistema. A espessura de parede de cada microesfera deve ser suficiente para suportar a pressão anti-hidroestática proporcional à profundidade interna do alojamento. Portanto, a profundidade de operação é limitada pelos interesses conflitantes de espessura de parede com microesfera que suporta pressão e o volume de gás que fornece boiância nas microesferas.

[004] A atitude do alojamento do sistema de microesfera/bexiga na água não pode ser controlada. Quando a bexiga não for totalmente expandida, seu formato e, portanto, a distribuição de gás no alojamento, é imprevisível. Mesmo se a bexiga for totalmente expandida, não há estrutura externa garantindo que sua posição no alojamento seja constante. E, mesmo se a bexiga não assumir, inicialmente, seus formato e local destinados no alojamento, se a distribuição de gás na bexiga é não uniforme, o alojamento irá experimentar alterações imprevisíveis no formato e no local durante a operação. A finalidade das microesferas de vidro é garantir que o gás boiante que as mesmas contêm seja distribuído de modo uniforme no líquido que é usado para preencher a bexiga. Independente da orientação da bexiga no alojamento, se as microesferas suficientes forem danificadas ou destruídas, talvez por meio de aumentos na profundidade conforme explicado acima, o gás das mesmas é livremente disperso no líquido, e a estabilidade do sistema é comprometida.

[005] As razões de fluido boiante para água não são conhecidas por toda a operação do sistema de microesfera/bexiga. A bexiga muda seu formato à medida que o líquido que contém as microesferas é adicionado ou evacuado da bexiga, mas o vão entre a bexiga e o alojamento pode nunca ser totalmente evacuado de ar ou água. Portanto, embora a quantidade do líquido na bexiga possa ser controlada, a razão de líquido contido no alojamento para água não é precisamente conhecida. Ademais, devido ao fato de que o sistema de microesfera/bexiga exigir que a bexiga se expanda até uma parte substancial do alojamento total, o uso de um alojamento alongado, como uma tubulação, não é prático.

[006] Nas práticas de colocação de tubulação de águas rasas presentes, as tubulações primárias boiantes são encapsuladas e flutuadas para o local de colocação e, por meio de inundação controlada com água do mar, são submersas no leito do mar enquanto as tubulações primárias não boiantes, talvez contendo um ou mais cabos e/ou outras tubulações, possuem tubulações secundárias em piggyback que são encapsuladas e fornecem boiância suficiente para flutuar a combinação. A tubulação primária, ou primária e tubulações secundárias em piggyback juntas, são flutuadas no local de colocação em que a primária, ou tubulações primárias e/ou secundárias, podem ser inundadas de modo controlado para fornecer o lastro necessário para submergir a tubulação primária.

[007] Os presentes pedidos de prática de colocação de tubulação de águas rasas conhecida são ilustrados na Figura 1. Cada bloco da Figura 1 mostra a tubulação primária Pp em sua condição flutuada antes da inundação controlada com água para fazer com que a tubulação primária PP afunde. O bloco 1 mostra uma tubulação primária PP vazia que é preenchida com ar A. O bloco 2 mostra uma tubulação primária PP vazia que é preenchida com ar A e é em piggyback com uma tubulação secundária PS que também é preenchida com ar A. O bloco 3 mostra uma tubulação primária PP que é preenchida com ar A e contém um cabo/outra tubulação Z. O bloco 4 mostra uma tubulação primária PP que é preenchida com ar A e contém um cabo/outra tubulação Z e está em piggyback com uma tubulação secundária PS que também é preenchida com ar A.

[008] Nenhuma dessas aplicações da Figura 1 são úteis para aplicações em águas profundas. Sem uma tubulação secundária em piggyback Ps, uma tubulação primária PP pesada o bastante para afundar até os níveis de águas profundas não pode ser flutuada. Por outro lado, uma tubulação secundária em piggyback Ps satisfatória para fornecer flutuação para uma tubulação primária não boiante PP deve ter tais paredes finas de modo que a tubulação secundária em piggyback Ps seja destruída pelo choque hidrostático antes que os níveis de águas profundas sejam alcançados. Portanto, as práticas de flutuação em águas rasas presentemente conhecidas são eficazes para submergir as tubulações apenas até profundidades em uma faixa de 60 a 70 metros. Se as tubulações primárias forem destinadas a conter um ou mais cabos e/ou outras tubulações, o peso de seus conteúdos também deve ser superado, reduzindo igualmente a profundidade máxima que pode ser alcançada de menos que 60 ou 70 metros. Se o ar contido pela tubulação secundária fosse comprimido, poderia ser possível alcançar uma profundidade de aproximadamente 100 metros antes de ocorrer o choque hidrostático, mas 100 metros ainda é relativamente raso para tubulações offshore.

[009] Em tubulações de colocação em maiores profundidades, a descarga é presentemente, e tem sido por cerca de meio século, obtida em um de dois modos. Em algumas aplicações, bastões de tubos são transportados para uma plataforma de soldagem de local de colocação em que a tubulação é montada offshore. Em outras aplicações, a tubulação é montada onshore e enrolada em um carretel de maneira plástica. O carretel de tubulação enrolada é transportado para o local de colocação. A tubulação descarregada em carretel ou montada offshore é, então, lançada no leito do mar por meio de técnicas de J-lay ou S-lay.

[010] Quando se descarrega os bastões de tubo no local, o tamanho do vaso de descarga é ditado, em geral, por uma comparação de seus tamanho e custo com o tempo e despesa do número total de viagens necessárias entre a costa e o local para descarregar todos os bastões necessários para construir a tubulação. Quando se descarrega carretéis de tubulação no local, o número de viagens é grandemente reduzido, mas o custo do vaso aumenta exponencialmente.

[011] Independentemente de ser pela flutuação de tubulação ou descarga de tubulação em carretel, o custo de colocação, por exemplo, uma tubulação de 76,20 cm (30") de diâmetro 1.500 metros de comprimento em águas profundas variam tipicamente de $ 10.000.000 a $30.000.000 dólares. Se a tubulação e produto for destinada a conter um ou mais cabos e/ou outras tubulações, o tempo e os custos associados à construção e/ou à descarga da tubulação offshore são ainda mais exacerbados.

[012] Em suma, há práticas de manuseio de objetos conhecidas com limitações de profundidade e controle, práticas de colocação de tubulação conhecidas que podem usar pequenos vasos tão pequenas quanto rebocadores, mas são limitados a aplicações em águas muito rasas e as práticas de colocação de tubulação conhecidas para aplicações em águas profundas que envolvem navios muito maiores e/ou muito tempo e despesas e se preocupam com complicações de choque hidrostático.

[013] É, portanto, um objetivo primário desta invenção fornecer um método para controlar a elevação e a atitude dos vasos que contêm pressão em um corpo de líquido. Também é um objetivo desta invenção fornecer um método para controlar a elevação e a atitude e objetos conectados aos vasos que contêm pressão em um corpo de líquido. É um outro objetivo desta invenção fornecer um método de descarga de tubulações e de colocação de tubulações em locais de colocação em águas profundas offshore que é menos custoso e menos demorado do que os métodos conhecidos e que facilita o presente método de controle da elevação e da atitude dos vasos de controle de pressão e de objetos conectados aos vasos que contêm pressão. Um objetivo adicional desta invenção é fornecer um método para controlar a elevação e a atitude dos vasos de controle de pressão e de objetos conectados aos vasos que contêm pressão que anulam as forças variantes de choque hidrostático em grandes alterações de profundidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO:

[014] De acordo com a invenção, fornece-se um método para regular a elevação, atitude e integridade estrutural de um vaso que contém pressão em um corpo de líquido.

[015] Conforme usado no presente documento, um meio de flutuação é um que tem capacidade de aumentar a boiância do vaso. Um meio de lastro incompressível é um que tem capacidade de diminuir a boiância do vaso. De acordo com o método, os meios de flutuação e de lastro são selecionados para tais capacidades conforme aplicado ao vaso e ao vaso e um objeto a ser fixado ao vaso e/ou a capacidade de carga de qualquer dispositivo externo usado para controlar a profundidade e a atitude do vaso no corpo de líquido. o vaso é dividido em compartimentos hidraulicamente distintos em série e recíprocos, sendo que um deles deve conter o meio de flutuação selecionado e o outro deve conter o meio de lastro incompressível selecionado. Conforme usado no presente documento, os compartimentos dos vasos são recíprocos no fato em que seus volumes separados tomados juntos são constantes, em série no fato em que os mesmos são sequenciais no vaso e hidraulicamente distintos no fato em que os mesmos contêm, cada um, apenas seu meio correspondente. O meio de flutuação selecionado no compartimento de meio de flutuação é contrabalanceado contra o meio de lastro incompressível selecionado no compartimento de meio de lastro. Contrabalanceado, conforme usado nesse sentido, significa que cada compartimento do vaso é preenchido com seu meio correspondente. A quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro é então variada para controlar a elevação do vaso que contém pressão no corpo de líquido.

[016] A divisão do vaso pode ser obtida posicionando-se um pig mantido em confinamento pelas paredes internas dos vasos entre os meios de flutuação e de lastro incompressíveis ou pela seleção de meios de flutuação e lastro incompressíveis que, quando adjacentes, criam uma interface impermeável entre os mesmos.

[017] A variação da quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro pode ser obtida ao (a) adicionar pelo menos meio de lastro incompressível suficiente ao compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso desça no corpo de líquido; (b) evacuar pelo menos meio de lastro incompressível suficiente do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso suba no corpo de líquido; ou (c) adicionar ou evacuar meio de lastro incompressível suficiente do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso mantenha uma elevação constante no corpo de líquido.

[018] A variação na quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro pode ser adicionalmente obtida ao adicionar o meio de lastro incompressível ao compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso (a) desça mais rapidamente no corpo de líquido; (b) suba mais lentamente no corpo de líquido; ou (c) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido. A variação na quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro pode ser adicionalmente obtida ao evacuar o meio de lastro incompressível do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso (d) desça mais lentamente no corpo de líquido; (e) suba mais rapidamente no corpo de líquido; ou (f) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido.

[019] Além de fazer com que o vaso desça, ascenda ou mantenha elevação constante, a variação da quantidade de meio de lastro incompressível também pode ser usada para outros fins específicos. Se o vaso for posto a repousar no leito do corpo de líquido, o meio de lastro incompressível adicional pode ser adicionado dentro do compartimento de meio de lastro até que o vaso seja preenchido com o meio de lastro incompressível e o meio de flutuação é evacuado do vaso. Os compartimentos podem, então, ser fechados para suas respectivas fontes dos meios de flutuação e de lastro.

[020] Se o vaso for posto a repousar na superfície do corpo de líquido, o meio de flutuação adicional pode ser adicionado dentro do compartimento de meio de flutuação até que o vaso seja preenchido com o meio de flutuação e o meio de lastro incompressível é evacuado do vaso. Os compartimentos podem, então, ser fechados para suas respectivas fontes dos meios de flutuação e de lastro incompressíveis.

[021] Se o meio de flutuação selecionado for incompressível, independentemente de ser um líquido ou gel, ambos os meios são incompressíveis. Nesse caso, o contrabalanceamento dos meios pode ser obtido enchendo-se inicialmente o vaso com o meio de flutuação ou de lastro e, então, trocando-se uma porção desse meio com uma porção do outro meio. Uma vez que os meios são contrabalanceados, a variação na quantidade de meio de lastro incompressível contida no compartimento de lastro pode, então, ser obtida ao trocar uma quantidade de qualquer um dos meios em seu respectivo compartimento para uma quantidade do outro meio em seu respectivo compartimento.

[022] Se o meio de flutuação for compressível, independentemente de ser composto de um ou mais gases, a quantidade do meio de flutuação contida no compartimento de meio de flutuação e/ou do meio de lastro incompressível contido no compartimento de meio de lastro pode ser variada para fazer com que a pressão interna do vaso que contém pressão esteja dentro de uma faixa de contrabalanceamento do vaso que contém pressão contra a pressão ambiente. A variação apenas na quantidade de meio de flutuação irá controlar a pressão sem impacto significativo na boiância enquanto a variação na quantidade de meio de lastro irá impactar tanto na pressão quanto na boiância.

[023] Se o meio de flutuação for compressível, o contrabalanceamento dos meios de flutuação e de lastro pode ser obtido enchendo-se o vaso com o meio de flutuação ou de lastro e, então, trocando-se uma porção desse meio por uma porção do outro meio. Uma vez que os meios são contrabalanceados, a variação na quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro pode ser obtida ao (a) adicionar pelo menos meio de lastro incompressível suficiente ao compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso desça no corpo de líquido; (b) evacuar pelo menos meio de lastro incompressível suficiente do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso suba no corpo de líquido; ou (c) adicionar ou evacuar meio de lastro incompressível suficiente do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso mantenha uma elevação constante no corpo de líquido.

[024] A variação na quantidade de meio de lastro incompressível no compartimento de meio de lastro também pode ser adicionalmente obtida ao adicionar o meio de lastro incompressível ao compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso (a) desça mais rapidamente no corpo de líquido; (b) suba mais lentamente no corpo de líquido; ou (c) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido ou evacue o meio de lastro incompressível do compartimento de meio de lastro para fazer com que o vaso (d) desça mais lentamente no corpo de líquido; (e) suba mais rapidamente no corpo de líquido; ou (f) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido.

[025] O método pode incluir adicionalmente selecionar um vaso com eixos geométricos vertical e/ou horizontal de simetria, como um corpo oco com seções transversais circular ou poligonais para um dos eixos geométricos de simetria, um tubo enrolado em um laço (loop), uma espiral ou helicoide ao redor de um dos eixos geométricos de simetria ou um tubo linear alinhado em um dos eixos geométricos de simetria.

[026] Ademais, o formato e a atitude do vaso podem ser coordenados com o formato e a atitude de um objeto conectado ao vaso e o centro de boiância do vaso e o centro de boiância do objeto coordenado no corpo de líquido de modo que não apenas a elevação, como também a atitude do objeto no corpo de líquido possam ser controlados pelo vaso.

[027] O método também pode incluir a seleção de múltiplos vasos e a coordenação dos formatos e atitudes de cada vaso com o formato e a orientação do objeto conectado aos vasos para que a elevação e a atitude do objeto no corpo de líquido possam ser controladas ao aplicar o método para controlar cada um dos vasos. Em uma aplicação de manipulação de objetos de múltiplos vasos, se o meio de flutuação for compressível, conforme discutido anteriormente, o método pode incluir adicionalmente a etapa de variar a quantidade do meio de flutuação contido nos compartimentos de meio de flutuação de cada vaso e/ou o meio de lastro incompressível contido nos compartimentos de meio de lastro de cada vaso para fazer com que a pressão interna dos vasos que contêm pressão esteja dentro de uma faixa de contrabalanceamento de suas respectivas capacidades de pressão ambiente.

[028] O método é muito útil na colocação de tubulações offshore, inclusive aquelas lançadas em profundidades excessivamente grandes. Para fazer isso, o método é aplicado conforme discutido no presente documento anteriormente, mas apenas após a tubulação ser primeiro flutuada e rebocada para o local de colocação.

[029] Com o uso de um líquido ou um gel leve como um meio de flutuação a tubulação primária é flutuada por meio de associação com o meio de flutuação e, então, rebocada com o meio de flutuação associado ao local de colocação de tubo. Em algumas aplicações, a tubulação primária pode ser o vaso que contém pressão, em cujo caso a associação ao meio de flutuação é obtida bombeando- se meio de flutuação suficiente dentro da tubulação primária para fazer com que a tubulação primária flutue. Em outras aplicações, o vaso pode ser uma tubulação secundária, em cujo caso a associação ao meio de flutuação é obtida ao submeter a piggyback a tubulação secundária em relação à tubulação primária e bombear meio de flutuação suficiente para dentro da tubulação secundária para fazer com que a tubulação primária flutue. Em ainda outras aplicações, as tubulações primárias e secundárias serão, ambas, vasos que contêm pressão, em cujo caso a associação ao meio de flutuação é obtida ao submeter em piggyback a tubulação secundária em relação à tubulação primária e ao bombear meio de flutuação suficiente para dentro da tubulação primária e a tubulação secundária para fazer com que a tubulação primária flutue.

[030] Com o uso de um gás ou combinação de gases como meio de flutuação, o vaso pode ser uma tubulação secundária, em cujo caso a flutuação da tubulação primária por meio da associação ao meio de flutuação é obtida ao submeter a piggyback a tubulação secundária em relação à tubulação primária e bombear meio de flutuação suficiente para dentro da tubulação secundária para fazer com que a tubulação primária flutue.

[031] Em cada uma e em todas as aplicações de tubulação acima, o método também pode incluir instalar pelo menos um cabo e/ou outra tubulação ao longo do comprimento da tubulação primária antes da etapa de flutuação da tubulação primária por meio da associação ao meio de flutuação. Em tais casos, meio de flutuação suficiente será bombeado para dentro das tubulações primárias e/ou secundárias para fazer com que as tubulações primárias e/ou secundárias e os cabos instalados e/ou outras tubulações flutuem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

[032] Outros objetivos e vantagens da invenção se tornarão evidentes mediante a leitura da descrição detalhada a seguir e mediante referência aos desenhos, nos quais: A Figura 1 é uma ilustração de diagrama em blocos das aplicações do método de colocação de tubulação em águas rasas assistido por ar conhecido; As Figuras 2A a 2B são diagramas em blocos que ilustram a primeira e a segunda modalidades do método de acordo com esta invenção de regular a elevação, atitude e integridade estrutural de um vaso que contém pressão em um corpo de líquido; As Figuras 3A a 3D são diagramas em blocos que ilustram as etapas de preparar um vaso que contém pressão de dois compartimentos para uso no presente método; As Figuras 3E a 3G são diagramas em blocos que ilustram as etapas de preparar um vaso que contém pressão de três compartimentos para uso no presente método; As Figuras 4A a 4D são diagramas em blocos que ilustram as etapas do presente método com o uso de um meio de flutuação compressível e um meio de lastro derivado do líquido hospedeiro em um vaso que contém pressão cilíndrica verticalmente orientada; As Figuras 5A a 5D são diagramas em blocos que ilustram as etapas do presente método com o uso de um meio de flutuação incompressível e um meio de lastro de fonte independente em um vaso que contém pressão cilíndrica verticalmente orientada; As Figuras 6A a 6D são diagramas em blocos que ilustram as etapas do presente método com o uso de um meio de flutuação compressível e um meio de lastro de fonte independente em um vaso que contém pressão cilíndrica horizontalmente orientada; As Figuras 7A a 7D são diagramas em blocos que ilustram as etapas do presente método com o uso de um meio de flutuação compressível e um meio de lastro de fonte independente em um vaso que contém pressão de tubo espiralado horizontalmente orientada; A Figura 8 é um diagrama em linhas que ilustra o método aplicado aos múltiplos vasos para controlar a elevação e a atitude de um objeto em um líquido; A Figura 9 é um diagrama em blocos que ilustra doze aplicações do presente método na colocação de tubulações de águas profundas; A Figura 10 é um diagrama de blocos de plano de topo que ilustra a transição de uma tubulação que é rebocada através da linha costeira em direção a um local de colocação de acordo com as aplicações de colocação de tubulação de águas profundas da Figura 9; A Figura 11 é uma ilustração em seção transversal diametral da descida da tubulação conforme vista na Figura 10 a partir da superfície até o leito do mar; e A Figura 12 é uma ilustração em elevação longitudinal da descida da tubulação conforme vista na Figura 10 a partir da superfície até o leito do mar.

[033] Embora a invenção seja descrita em conexão com as modalidades preferenciais da mesma, será compreendido que não se pretende limitar a invenção àquelas modalidades ou aos detalhes da construção ou disposição de partes ilustradas nos desenhos anexos.

DESCRIÇÃO DETALHADA: VASOS QUE CONTÊM PRESSÃO

[034] A estrutura e o formato de um vaso que contém pressão destinado a controlar a elevação e a atitude de um objeto submerso em um corpo de líquido serão principalmente determinados pelo formato e pelo centro de boiância do objeto a ser controlado pelo vaso, pelas atitudes que o objeto deve assumir no corpo de líquido e as profundidades que se espera que o vaso chegue durante sua operação.

[035] Normalmente, o vaso escolhido será simétrico, como um recipiente esférico, cilíndrico, cônico ou cúbico. As tubulações podem ser tratadas como vasos cilíndricos e, nas aplicações de colocação de tubulação, a tubulação pode ser o vaso e o objeto a ser controlado. Quando o tubo for envolvido, o comprimento do tubo ou da tubulação pode ser reto e/ou curvo e pode ser, ou pode incluir, um ou mais laços, bobinas espirais ou helicoidais. Alguns vasos podem ser parciais ou inteiramente assimétricos. Múltiplos vasos de tipos e formatos variantes podem ser usados em combinação sem que se afaste dos princípios da invenção.

[036] Considerando ao que esta revelação se refere, várias forças relevantes devem ser levadas em consideração no controle da elevação e da atitude do vaso no corpo de líquido. Quanto ao vaso, essas forças incluem o peso do vaso, o peso de qualquer objeto a ser fixado ao vaso e à capacidade de carga de qualquer dispositivo externo usado para controlar a profundidade e a atitude do vaso no corpo de líquido. Quanto ao ambiente ao redor do vaso, essas forças incluem o choque hidrostático que será aplicado ao vaso em várias profundidades no corpo de líquido e a boiância aplicada pelo líquido hospedeiro ao vaso. Todas essas forças são determináveis pelos métodos conhecidos antes da implantação da invenção.

CONTROLE DE BOIÂNCIA DO VASO

[037] Observando-se as Figuras 2A e 2B, um tanque cilíndrico é escolhido como o vaso V para fins de explicação dos princípios gerais da presente invenção. Conforme mostrado, o vaso V é dividido em dois compartimentos hidraulicamente distintos em série e recíprocos CF e CB. Conforme usado no presente documento, os compartimentos CF e CB do vaso V são recíprocos no fato em que seus volumes separados tomados juntos são constantes, em série em que os mesmos são sequenciais no vaso V e hidraulicamente distintos em que, durante a operação do vaso V, cada um dos mesmos contêm apenas seu meio de flutuação selecionado correspondente MF ou meio de lastro incompressível MB.

[038] Conforme usado no presente documento, um meio de flutuação MF é um que tem capacidade de aumentar a boiância do vaso no líquido hospedeiro L. Um meio de lastro MB é um que tem capacidade de diminuir a boiância do vaso no líquido hospedeiro. De acordo com o método, os meios de flutuação e de lastro MF e MB são selecionados para tais capacidades de boiância em relação ao vaso V ou, quando aplicável, ao vaso V e um objeto a ser fixado ao vaso V. Conforme usado no presente documento, a menos que seja especificado o contrário, um meio de flutuação selecionado MF pode ser um gás, um líquido ou um gel. Um meio de lastro MB selecionado pode ser um líquido ou um gel.

[039] Observando-se o exemplo das Figuras 2A e 2B, ao controlar o volume do meio de lastro incompressível MB em seu respectivo compartimento CB, o volume do outro compartimento CF também é controlado e conhecido. Nesse exemplo, o corpo de líquido L e o meio de lastro incompressível MB são escolhidos para serem um e iguais. No entanto, esse nem sempre será o caso.

[040] Conforme visto na Figura 2A, a divisão do vaso V nos compartimentos CF e CB é ilustrada como uma superfície de separação S que é o resultado natural de uma interface dos meios opostos MF e MB se os meios forem impermeáveis entre si. Se não forem, conforme visto na Figura 2B, a divisão do vaso V em compartimentos CF e CB será obtida pelo uso no vaso V de um ou mais pigs líquidos ou gelatinosos amorfos P. Logicamente, o pig P também pode ser usado mesmo se os meios MF e MB forem mutuamente impermeáveis.

[041] Na Figura 2A, à medida que o meio incompressível MB é evacuado do vaso V, ou admitido no mesmo, através de sua respectiva válvula B, a superfície de separação S é reciprocada de maneira correspondente. Simultaneamente, o meio de flutuação MF é admitido no vaso V, ou evacuado do mesmo, através de sua respectiva válvula F ou permitido a expandir ou se comprimir no vaso V. A admissão e expansão ou evacuação e compressão simultâneas do meio de flutuação MF também são permissíveis. Na Figura 2B, quando um pig P for usado, o mesmo irá se mover de maneira semelhante como a superfície de separação S entre os meios MF e MB com seu perímetro vedado contra as paredes internas dos vasos V. Os vasos de maior volume interno exigem válvulas menos sofisticadas.

[042] Os pigs P podem ser pigs líquidos ou gelatinosos amorfos. Os pigs líquidos são formados em um vaso pelo confinamento do pig líquido no vaso entre as superfícies opostas de meios que são impermeáveis ao pig líquido, mas não necessariamente impermeáveis entre si. Um pig gelatinoso amorfo tem um contorno com formato predeterminado para normalmente perpassar e vedar contra a maior seção transversal possível do vaso V e uma memória que inclina o pig P para esse formato. No entanto, o pig P irá se adequar às respectivas forças aplicadas ao mesmo pelas paredes rígidas dos vasos V e pela pressão aplicada pelos meios MF e MB às superfícies opostas SF e SB do pig P que não estão em contato com o vaso V. Nas aplicações nas quais um ou mais cabos e/ou outras tubulações Z estão contidas em uma tubulação, os pigs têm capacidade de se adequar à parede interna do vaso V e às paredes externas dos conteúdos Z. Assim, para pigs líquidos e de gelatina, à medida que o volume do meio incompressível MB em um dos compartimentos CB é variado, o pig P se moverá ao longo das paredes dos vasos V, assumindo qualquer formato permitido pelas forças dos vasos as superfícies dos meios opostos MF e MB e as paredes externas de quaisquer conteúdos Z para obter uma condição de equilíbrio no vaso V. Os pigs gelatinosos adequados para os fins desta revelação estão disponíveis junto à Aubin Group of Ellon, Aberdeenshire, Escócia.

[043] Independentemente de ser por meio de uma interface impermeável S ou por meio do uso de um pig P, o vaso V é dividido em dois ou mais compartimentos hidraulicamente distintos CF e CB. Cada compartimento hidraulicamente distinto é definido pelas paredes do vaso V e pela superfície de separação S suportada por uma interface de meios impermeáveis mutuamente opostos conforme visto na Figura 2A ou pelas superfícies de extremidade de um pig P conforme visto na Figura 2B. Conforme notado acima em referência a um pig P, a superfície de separação é, de fato, duas superfícies SF e SB, uma na extremidade de flutuação e a outra na extremidade de lastro, respectivamente, do pig P. No entanto, sendo o propósito do pig P fornecer, de modo estrutural, superfícies de parede opostas reciprocas em uníssono, as mesmas são referidas no presente documento como uma superfície S. Em qualquer caso, os volumes dos compartimentos CF e CB são sempre complementares e seu total é sempre o volume do vaso V menos o volume preenchido pelo pig P, caso um pig P seja usado.

[044] Continuando a observar as Figuras 2A e 2B, supondo-se que o vaso V tinha um volume conhecido de meio de lastro incompressível MB, o volume de meio de lastro incompressível MB que permanece no vaso V em qualquer momento pode, sempre, ser conhecido se o volume do meio de lastro incompressível MB que, depois disso, flui para fora ou para dentro do vaso V, respectivamente, é conhecido. Ademais, se a área da seção transversal interna do vaso V for, conforme mostrado, linearmente constante, o volume restante do meio de lastro MB será diretamente proporcional à distância entre a superfície de separação S e a extremidade de lastro do vaso V. Desse modo, o volume de meio de lastro MB no vaso V pode ser determinado se o fluxo de meio de lastro MB for medido e/ou o local da interface ou do pig P no vaso V for conhecido.

[045] Em algumas aplicações do método, por exemplo, quando os vasos horizontalmente orientados forem usados, pode ser necessário não apenas controlar a boiância do vaso no líquido hospedeiro como também controlar a distribuição de forças de boiância no vaso. A montagem pode ser usada para manter o vaso em sua orientação horizontal independente das forças de boiância aplicadas. Múltiplos compartimentos podem ser dispostos em série em um único vaso, por exemplo um compartimento de flutuação entre dois compartimentos de lastro, para equilibrar as forças de boiância aplicadas. Então, também, múltiplos vasos podem ser usados com cada vaso em cooperação com outros para cancelar suas forças de boiância aplicadas não balanceadas.

CONTROLE DE PRESSÃO INTERNA DO VASO

[046] Considerando-se adicionalmente as Figuras 2A e 2B, se o meio de flutuação selecionado do MF também for incompressível, à medida que os meios de flutuação e de lastro MF e MB são trocados, a pressão interna do vaso V permanecerá constante. Se o meio de lastro MB for o mesmo que o líquido hospedeiro L, então, a válvula de lastro B pode ser deixada aberta e o meio de flutuação MF pode ser usado para variar a boiância.

[047] Se, no entanto, o meio de flutuação MF for compressível, então, o meio de flutuação MF e/ou meio de lastro MB pode ser adicionado ao seu compartimento CF e/ou CB do vaso, ou evacuado do mesmo, sem evacuar e/ou adicionar o outro meio MB e/ou MF de ou para seu compartimento CB e/ou CF do vaso, aumentando ou diminuindo, então, a pressão interna do vaso V, respectivamente. A pressão interna no compartimento de flutuação CF pode ser monitorada para fornecer dados em tempo real indicativos do nível de pressão do vaso V perante o choque hidrostático aplicado ao vaso V em suas profundidades variantes no líquido L.

[048] A indicação de um meio de flutuação compressível MF e, se necessário, um pig P dentro do vaso V não impossibilita a habilidade de medir a quantidade de meio de lastro MB evacuada dentro do vaso V ou admitida no mesmo. O volume total do vaso V é dado. O volume ocupado pelo pig P, caso haja, é dado. Se o vaso V for inicialmente preenchido com meio de lastro MB, o volume inicial do meio de lastro MB será o volume do vaso V menos o volume do pig P, caso haja. Se o vaso V for inicialmente preenchido com meio de flutuação MF, o vaso V não contém meio de lastro MB. Uma vez que o volume total de ambos os compartimentos CF e CB é uma constante, a transferência medida do meio de lastro MB determina o volume de ambos os meios de flutuação e de lastro MF e MB no vaso V o tempo todo. Portanto, a pressão interna do vaso V pode ser controlada diretamente em resposta a uma leitura de pressão e/ou em resposta ao fluxo medido ou de outro modo determinado de meio de lastro MB dentro do vaso V ou fora dele.

[049] O método de controle de qualquer uma ou mais dentre a elevação, atitude e pressão ambiente pode ser automatizado ao controlar as válvulas de flutuação, lastro e medidor de fluxo F, B e Y em resposta, por exemplo, a um ou mais dentre o fluxo de meio de lastro MB para dentro e para fora do compartimento de lastro CB e a pressão interna e profundidade de cada vaso V usado em uma dada aplicação com conexões adicionais aos fornecimentos de meios de lastro e flutuação MB e MF.

CONDIÇÕES INICIAIS PARA APLICAR O MÉTODO

[050] Voltando-se para a Figura 3A, a preparação do vaso V para uso no método pode, por exemplo, ser obtida, primeiro, injetando-se um pig P, caso necessário e conforme mostrado, dentro do vaso V na válvula de lastro B. Então, conforme visto na Figura 3B, conforme o meio de lastro incompressível MB é adicionado ao vaso V através da válvula de lastro B, a interface, ou conforme mostrado, o pig P, irá passar através dos vasos V em direção à válvula de flutuação F. Observando-se a Figura 3C, o vaso V é preenchido com o meio de lastro incompressível MB quando a interface, ou conforme mostrado o pig P, chega à válvula de flutuação F. Conforme visto na Figura 3D, as válvulas de flutuação e lastro F e B pode, então, ser fechadas e um medidor de fluxo de lastro X e válvula de medidor de fluxo Y conectados em série à válvula de lastro B. O pig P, caso necessário, pode ser introduzido em qualquer válvula F ou B do vaso V e, então, por meio do meio de flutuação ou lastro MF ou MB associado a essa válvula F ou B posta a passar para a outra válvula B ou F do vaso V. Isso é um modo de preparo preferencial, mas não apenas isso, do vaso V para uso no presente método. É apenas importante que um vaso V de volume total conhecido seja preenchido, por fim, com um volume conhecido de meio de lastro incompressível MB em um compartimento CB e um volume restante do meio de flutuação MF no outro compartimento CF e, caso necessário, um pig P.

[051] As Figuras 3E, 3F e 3G ilustram uma aplicação na qual mais de dois compartimentos são usados. Nesse exemplo, em um vaso horizontal VH um compartimento de flutuação CF é imprensado entre dois compartimentos de lastro CB1 e CB2. O meio de flutuação MF pode ser admitido e evacuado por meio de uma válvula de flutuação F no centro do vaso VH e o meio de lastro MB é evacuado e admitido por meio das válvulas de lastro B1 e B2, uma em cada extremidade. Dois pigs PB1 e PB2 dividem o vaso VH em três compartimentos CF, CB1 e CB2. Um modo de preparar tal vaso é admitir os dois pigs PB1 e PB2, um em cada uma das extremidades de lastro do vaso VH conforme visto na Figura 3E e, então, admitir quantidades iguais de meio de lastro MB através de válvulas de lastro B1 e B2 em cada extremidade do vaso VH para acionar os pigs PB1 e PB2 no sentido de uma válvula de flutuação F centrada para evacuar os conteúdos de não lastro do vaso VH através da válvula de flutuação F e para juntar os pigs PB1 e PB2, conforme visto na Figura 3F. Então, conforme visto na Figura 3G, o meio de flutuação MF pode ser admitido na válvula de flutuação F à medida que o meio de lastro MB é evacuado através de medidores de fluxo X1 e X2 e válvulas de medidor de fluxo Y1 e Y2 em quantidades iguais a partir do vaso VH. Os princípios do método são os mesmos.

O MÉTODO PARA TODOS OS MEIOS DE FLUTUAÇÃO

[052] Voltando-se para as Figuras 2A e 2B, independentemente de o meio de flutuação ser compressível ou incompressível, o presente método de regular a elevação de um vaso que contém pressão em um corpo de líquido é o mesmo. Os meios de flutuação e de lastro MF e MB são selecionados de acordo com os critérios de boiância conforme discutido acima. O vaso V é dividido em compartimentos hidraulicamente distintos recíprocos em série CF e CB, sendo que um deles deve conter o meio de flutuação MF selecionado e o outro deve conter o meio de lastro incompressível MB selecionado. O meio de flutuação MF selecionado no compartimento de meio de flutuação CF é contrabalanceado contra o meio de lastro incompressível MB selecionado no compartimento de meio de lastro CF. Os meios MF e MB são considerados para serem contrabalanceados quando ambos os compartimentos CF e CB forem preenchidos com seu próprio respectivo meio MF ou MB e os volumes do compartimento estiverem em um estado de equilíbrio. Nessa condição, a quantidade de meio de lastro incompressível MB no compartimento de meio de lastro CB é então variada para controlar a elevação do vaso que contém pressão no corpo de líquido L.

[053] A quantidade de meio de lastro incompressível MB no compartimento de meio de lastro CB pode ser variada para fazer com que o vaso V desça, ascenda ou mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L. A descida pode ser causada adicionando-se o meio de lastro incompressível MB ao compartimento de meio de lastro CB até que o vaso V comece a descer. A ascensão pode ser causada ao evacuar o meio de lastro incompressível MB do compartimento de meio de lastro CB até que o vaso V comece a descer. Uma elevação constante pode ser mantida ao adicionar ou ao evacuar o meio de lastro incompressível MB ao ou do compartimento de meio de lastro CB até que o vaso V não esteja nem descendo nem ascendendo.

[054] A quantidade de meio de lastro incompressível MB no compartimento de meio de lastro CB pode ser adicionalmente variada ao adicionar o meio de lastro incompressível MB ao compartimento de meio de lastro CB para fazer com que um vaso V em descida desça mais rapidamente ou para fazer com que um vaso V em ascensão ascenda mais lentamente ou mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L. Semelhantemente, a quantidade de meio de lastro incompressível MB no compartimento de meio de lastro CB pode ser adicionalmente variada ao evacuar o meio de lastro incompressível MB do compartimento de meio de lastro CB para fazer com que um vaso V em ascensão ascenda mais rapidamente ou para fazer com que um vaso V em descida desça mais lentamente ou mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L. Se, por exemplo, o vaso V estiver descendo até o leito do líquido L, a quantidade de meio de lastro MB pode ser reduzida de modo a desacelerar sua descida e permitir que o vaso V pouse suavemente no fundo.

[055] Se o vaso V for posto em repouso no leito do corpo de líquido L, o meio de lastro incompressível MB adicional pode ser adicionado dentro do compartimento de meio de lastro CB até que o vaso V seja preenchido com o meio de lastro incompressível MB e o meio de flutuação MF seja evacuado do vaso V. Os compartimentos CF e CB podem, então, ser fechados para suas respectivas fontes dos meios de flutuação e de lastro MF e MB. Se o vaso V for posto para flutuar na superfície do corpo de líquido L, o meio de flutuação MF adicional pode ser adicionado dentro do compartimento de meio de flutuação CF até que o vaso V seja preenchido com o meio de flutuação MF e o meio de lastro incompressível MB seja evacuado do vaso V. Os compartimentos CF e CB podem, então, ser fechados para suas respectivas fontes dos meios de flutuação e de lastro incompressível MF e MB.

[056] Se um pig P for usado, o mesmo pode ser deixado no vaso V se o vaso V não tiver que ser recuperado ou se o mesmo for reutilizado no vaso V durante sua recuperação. É desejável recuperar o pig P do vaso V, o mesmo pode ser extrudado através de uma das válvulas F ou B do vaso V ou através de outras válvulas já ou recentemente tornadas parte do vaso V.

MEIOS DE FLUTUAÇÃO INCOMPRESSÍVEIS

[057] Se o meio de flutuação MF for incompressível, um gás incompressível ou um líquido ou um gel, ambos os meios MF e MB são incompressíveis. Portanto, o contrabalanceamento dos meios MF e MB irá exigir uma troca em que uma quantidade de um meio MF ou MB é adicionada a seu respectivo compartimento CF ou CB enquanto a mesma quantidade do outro meio MB ou MF é simultaneamente evacuada de seu respectivo compartimento CB ou CF. Uma vez que os meios MF e MB são contrabalanceados, variar a quantidade de meio de lastro incompressível MB contida no compartimento de lastro CB exige mais troca simultânea de uma quantidade de qualquer um dos meios MF ou MB em seu respectivo compartimento CF ou CB para a mesma quantidade do outro meio MB ou MF em seu respectivo compartimento CB ou CF.

MEIOS DE FLUTUAÇÃO COMPRESSÍVEIS — CONTROLE DE PRESSÃO AMBIENTE

[058] Se o meio de flutuação MF for compressível, que é composto de um ou mais gases compressíveis, a quantidade do meio de flutuação MF contida no compartimento de meio de flutuação CF e/ou do meio de lastro incompressível MB contido no compartimento de meio de lastro CB pode ser variada para fazer com que a pressão interna do vaso V que contém pressão esteja dentro da faixa de contrabalanceamento do vaso V que contém pressão contra a pressão ambiente. Se apenas a quantidade de meio de flutuação MF for variada, a pressão interna do vaso V será variada sem impacto significativo na boiância do vaso V. Se a quantidade do meio de lastro MB for variada, tanto a pressão interna quanto a boiância do vaso V serão impactadas.

[059] Para o meio de flutuação compressível MF, o contrabalanceamento pode ainda ser obtido ao preencher o vaso V com o meio de flutuação ou de lastro MF ou MB e, então, ao trocar uma quantidade de que o meio MF ou MB com uma quantidade do outro meio MB ou MF. Uma vez que os meios MF e MB são contrabalanceados, uma quantidade de meio de lastro incompressível MB pode ser adicionada no compartimento de meio de lastro CB para fazer com que o vaso V desça no corpo de líquido L, seja evacuado do compartimento de meio de lastro CB para fazer com que o vaso V ascenda no corpo de líquido L ou seja adicionado ou evacuado ao ou do compartimento de meio de lastro CB para fazer com que o vaso V mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L.

[060] Uma outra quantidade de meio de lastro incompressível MB pode ser adicionada ao compartimento de meio de lastro CB para fazer com que o vaso V desça mais rapidamente no corpo de líquido L, ascenda mais lentamente no corpo de líquido L ou mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L. Semelhantemente, uma outra quantidade de meio de lastro incompressível MB pode ser evacuada do compartimento de meio de lastro CB para fazer com que o vaso V desça mais lentamente no corpo de líquido L, ascenda mais rapidamente no corpo de líquido L ou mantenha uma elevação constante no corpo de líquido L.

UM VASO CILÍNDRICO VERTICALMENTE ORIENTADO QUE USA UM MEIO DE FLUTUAÇÃO DE GÁS COMPRESSÍVEL E O LÍQUIDO HOSPEDEIRO COMO UM MEIO DE LASTRO INCOMPRESSÍVEL

[061] Voltando-se para as Figuras 4A a 4D, o método é aplicado para controlar a profundidade, e a pressão interna em, de um vaso cilíndrico que contém pressão 10 verticalmente orientado em um corpo de líquido, nessa água do mar desse caso W. Um meio de flutuação compressível acessível a partir de uma fonte isolada da água do mar W é contrabalanceado contra um meio de lastro tomado a partir da água do mar W.

[062] Essa aplicação do método começa com a suposição de que, conforme visto na Figura 4A, o vaso 10 é preparado para o uso conforme descrito acima em relação à Figura 3D e é submerso em água do mar W, e preenchido com a mesma. As paredes internas cilíndricas 11 do vaso 10 são mostradas alinhadas em um eixo geométrico central vertical 15. O vaso 10 tem portas controladas por uma válvula de flutuação 17 e uma válvula de lastro 19, respectivamente. Conforme mostrado, a válvula de flutuação 17 foi fechada e conectada por um conduíte 21 a uma fonte (não mostrada) de gás compressível 23. Também conforme mostrado, a válvula de lastro 19 foi fechada e conectada através de um medidor de fluxo de lastro 25 e uma válvula de medidor de fluxo 29, que é fechada, ao corpo de água do mar W.

[063] Observando-se a Figura 4B, todas as três válvulas 17, 19 e 29 foram abertas e o gás compressível 23 está sendo bombeado através da válvula de flutuação 17 para dentro do vaso 10, causando evacuação da água W do vaso 10 através da válvula de lastro 19 em uma quantidade medida pelo medidor de fluxo de lastro 25. Uma vez que a água W é incompressível, o vaso 10 é dividido na interface 31 em dois compartimentos 33 e 35 de volume variavelmente complementar. A quantidade de água W restante no compartimento de lastro 35 é a quantidade total de água W que encheu o vaso 10 na Figura 4A menos a quantidade de água evacuada W medida pelo medidor de fluxo de lastro 25.

[064] Conforme visto na Figura 4C, a válvula de lastro 19 foi fechada, uma quantidade predeterminada de água W que foi evacuada do vaso 10 para fazer com que o vaso 10 desça em direção a sua profundidade desejada na água W. Uma vez que a válvula de lastro 19 é fechada, o bombeamento contínuo do gás compressível 23 através da válvula de flutuação 17 dentro do vaso 10 aumenta a pressão interna do vaso 10 sem qualquer alteração significativa na boiância do vaso 10.

[065] Seguindo para a Figura 4D, a densidade do gás compressível 23 foi aumentada suficientemente para levar a pressão interna do vaso a um nível desejado para anular a pressão ambiente hidrostática que é aplicada ao vaso 10. A válvula de flutuação 17 foi fechada, pelo menos temporariamente, para manter a pressão interna desejada do vaso 10. Essa pressão interna pode ser monitorada e aumentada ou diminuída ao injetar ou evacuar o gás compressível 23 através da válvula de flutuação 17 à medida que a profundidade alternante do vaso 10 pode exigir a não alteração da boiância do vaso 10. Se uma alteração na quantidade de meio de lastro W no vaso 10 for necessária, a possibilidade de desacelerar ou acelerar a taxa de descida do vaso 10, o lastro e as válvulas de medidor de fluxo 19 e 29 podem ser abertas para admitir ou evacuar uma quantidade medida de meio de lastro W.

[066] Por meio de manipulação adicional adequada das válvulas de flutuação e/ou de lastro 17 e 19 e 29, o local da interface 31 no vaso 10 pode ser reciprocamente variado para levantar ou abaixar o vaso 10 na água W enquanto simultaneamente, se desejado, altera a densidade do meio de flutuação compressível 23. Desse modo, as alterações no choque hidrostático aplicado ao vaso 10 através de uma ampla gama de profundidades podem ser acomodadas.

[067] Essa aplicação do método é explicada em relação específica para controlar um vaso cilíndrico verticalmente orientado 10 na água do mar W, mas se aplica a todos os formatos dos vasos, meios de flutuação de gás compressível e corpos de líquido. Essa aplicação também é explicada em relação a uma superfície impermeável de separação S, conforme discutido em relação à Figura 2A, que divide o vaso 10 em compartimentos hidrostaticamente distintos 33 e 35, nesse caso, a interface 31 de meios mutuamente impermeáveis 23 e W, conforme discutido acima. No entanto, essa aplicação também é útil se o vaso 10 for dividido em compartimentos por um ou mais pigs, também conforme discutidos acima.

UM VASO CILÍNDRICO VERTICALMENTE ORIENTADO QUE USA UMA FONTE DE MEIO DE FLUTUAÇÃO DE GÁS COMPRESSÍVEL E UMA FONTE DE MEIO DE LASTRO INCOMPRESSÍVEL INDEPENDENTE DO LÍQUIDO HOSPEDEIRO

[068] Voltando-se para as Figuras 5A a 5D, o método é aplicado para controlar a profundidade, e a pressão interna em, de um vaso cilíndrico que contém pressão 40 verticalmente orientado em um corpo de líquido L. Um meio de flutuação compressível acessível a partir de uma fonte isolada do corpo de líquido L é contrabalanceado contra um meio de lastro tomado a partir de uma outra fonte isolada do corpo de líquido L.

[069] Essa aplicação do método começa com a suposição de que, conforme visto na Figura 5A, um pig 67 foi introduzido na válvula de lastro 49 para dentro do vaso 40 e que o vaso 40 foi preparado para uso na maneira descrita acima em relação à Figura 3A e é submersa no corpo de líquido L. As paredes internas cilíndricas 41 do vaso 40 são mostradas alinhadas em um eixo geométrico central vertical 45. O vaso 40 tem portas controladas por uma válvula de flutuação 47 e uma válvula de lastro 49, respectivamente. Conforme mostrado, a válvula de flutuação 47 foi fechada e conectada por um conduíte 51 a uma fonte (não mostrada) de gás compressível 53. A válvula de lastro 49 foi conectada através de um medidor de fluxo de lastro 55, uma válvula de medidor de fluxo 59 e um conduíte 61 a uma fonte (não mostrada) de meio de lastro incompressível 57. O vaso 40 foi preenchido com meio de lastro incompressível 57. O pig 67 foi acionado pelo meio de lastro incompressível para a válvula de flutuação 47 do vaso 40. A válvula de lastro 49 foi fechada.

[070] Observando-se a Figura 5B, todas as três válvulas 47, 49 e 59 foram abertas e o gás compressível 53 está sendo bombeado através da válvula de flutuação 47 para dentro do vaso 40, causando evacuação do meio de lastro 57 do vaso 40 através da válvula de lastro 49 em uma quantidade medida pelo medidor de fluxo de lastro 55. Uma vez que o meio de lastro 57 é incompressível, o vaso 40 é dividido pelo pig 67 em dois compartimentos 63 e 65 de volume variavelmente complementar. A quantidade de meio de lastro 57 restante no compartimento de lastro 55 é a quantidade total meio de lastro 57 que encheu o vaso 40 na Figura 5A menos a quantidade de meio de lastro 57 evacuado medida pelo medidor de fluxo de lastro 55.

[071] Conforme visto na Figura 5C, a válvula de lastro 49 foi fechada, uma quantidade predeterminada de meio de lastro 57 que foi evacuada do vaso 40 para fazer com que o vaso 40 desça em direção a sua profundidade desejada no corpo de líquido L. Uma vez que a válvula de lastro 49 é fechada, o bombeamento contínuo do gás compressível 53 através da válvula de flutuação 47 dentro do vaso 40 aumenta a pressão interna do vaso 40 sem qualquer alteração significativa na boiância do vaso 40.

[072] Seguindo para a Figura 5D, a densidade do gás compressível 53 foi aumentada suficientemente para levar a pressão interna do vaso a um nível desejado para anular a pressão ambiente hidrostática que é aplicada ao vaso 40. A válvula de flutuação 47 foi fechada, pelo menos temporariamente, para manter a pressão interna desejada do vaso 40. Essa pressão interna pode ser monitorada e aumentada ou diminuída ao injetar ou evacuar o gás compressível 53 através da válvula de flutuação 47 à medida que a profundidade alternante do vaso 70 pode exigir a não alteração da boiância do vaso 40. Se uma alteração na quantidade de meio de lastro 57 no vaso 40 for necessária, o lastro e as válvulas de medidor de fluxo 49 e 59 podem ser abertas para admitir ou evacuar uma quantidade medida de meio de lastro 57.

[073] Por meio de manipulação adicional adequada das válvulas de flutuação e/ou de lastro e de medidor de fluxo 47 e 49 e 59, o local do pig 67 no vaso 40 pode ser reciprocamente variado para levantar ou abaixar o vaso 40 no corpo de líquido L enquanto simultaneamente, se desejado, altera a densidade do meio de flutuação compressível 53. Desse modo, as alterações no choque hidrostático aplicado ao vaso 40 através de uma ampla gama de profundidades podem ser acomodadas.

[074] Essa aplicação do método é explicada em relação específica para controlar um vaso cilíndrico verticalmente orientado 40 em um corpo de líquido L, mas se aplica a todos os formatos dos vasos, meios de flutuação de gás compressível, meios de lastro incompressíveis e líquidos hospedeiros. Essa ilustração também é explicada em relação ao uso de um pig 67 para separar o vaso 40 em compartimentos hidraulicamente distintos 63 e 65, conforme discutido acima. No entanto, essa aplicação também é útil se o vaso 40 for dividido por meios de flutuação e lastro impermeáveis, também conforme discutido acima.

UM VASO CILÍNDRICO HORIZONTALMENTE ORIENTADO COM UMA FONTE DE MEIO DE FLUTUAÇÃO DE GÁS COMPRESSÍVEL E UMA FONTE DE MEIO DE LASTRO INCOMPRESSÍVEL INDEPENDENTE DO LÍQUIDO HOSPEDEIRO

[075] Voltando-se para as Figuras 6A a 6D, o método é aplicado para controlar a profundidade, e a pressão interna em, de um vaso cilíndrico que contém pressão 70 horizontalmente orientado em um corpo de líquido L. Um meio de flutuação compressível acessível a partir de uma fonte isolada do corpo de líquido L é contrabalanceado contra e um meio de lastro tomado a partir de uma outra fonte isolada do corpo de líquido L.

[076] No caso de um vaso horizontalmente orientado, conforme mostrado, um vaso cilíndrico 70 com seu eixo geométrico central alinhado em um eixo geométrico horizontal 75, o equilíbrio de atitude ou boiância do vaso 70 pode ser mantido em qualquer um ou em combinações de diversos modos conforme anteriormente discutido no presente documento. Nessa aplicação, supõe-se que o método de montagem seja usado para o controle de equilíbrio de boiância.

[077] Nessa aplicação, supõe-se que, conforme visto na Figura 6A, um pig 97 foi introduzido na válvula de lastro 49 para dentro do vaso 70 e que o vaso 70 foi preparado para uso na maneira descrita acima em relação à Figura 3D, exceto que o vaso 70 e horizontalmente orientado pela montagem e é submerso no corpo de líquido L. As paredes internas cilíndricas 71 do vaso 70 são mostradas alinhadas em um eixo geométrico central horizontal 75. o vaso 70 tem portas controladas por uma válvula de flutuação 77 e uma válvula de lastro 79, respectivamente. Conforme mostrado, a válvula de flutuação 77 foi conectada por um conduíte 81 a uma fonte (não mostrada) de gás compressível 83 e a válvula de lastro 79 foi conectada através de um medidor de fluxo de lastro 85, uma válvula de medidor de fluxo 89 e um conduíte 91 a uma fonte de meio de lastro incompressível 87. O vaso 70 é preenchido com o meio de lastro incompressível 87 e o pig 97 foi acionado pelo meio de lastro incompressível 87 para a válvula de flutuação 77 do vaso 70. Conforme mostrado, as válvulas 77, 79 e 89 foram fechadas.

[078] Observando-se a Figura 6B, todas as três válvulas 77, 79 e 89 foram abertas e o gás compressível 83 está sendo bombeado através da válvula de flutuação 77 para dentro do vaso 70, causando evacuação do meio de lastro 87 do vaso 70 através da válvula de lastro 79 em uma quantidade medida pelo medidor de fluxo de lastro 85. Uma vez que o meio de lastro 87 é incompressível, o vaso 70 é dividido pelo pig 97 em dois compartimentos 93 e 95 de volume variavelmente complementar. A quantidade de meio de lastro 87 restante no compartimento de lastro 85 é a quantidade total meio de lastro 87 que encheu o vaso 70 na Figura 6A menos a quantidade de meio de lastro 87 evacuado medida pelo medidor de fluxo de lastro 85.

[079] Conforme visto na Figura 6C, a válvula de lastro 79 foi fechada, uma quantidade predeterminada de meio de lastro 87 que foi evacuada do vaso 70 para fazer com que o vaso 70 desça em direção a sua profundidade desejada no corpo de líquido L. Uma vez que a válvula de lastro 79 é fechada, o bombeamento contínuo do gás compressível 83 através da válvula de flutuação 77 dentro do vaso 70 aumenta a pressão interna do vaso 70 sem qualquer alteração significativa na boiância do vaso 70.

[080] Seguindo para a Figura 6D, a densidade do gás compressível 83 foi aumentada suficientemente para levar a pressão interna do vaso a um nível desejado para anular a pressão ambiente hidrostática que é aplicada ao vaso 70. A válvula de flutuação 77 foi fechada, pelo menos temporariamente, para manter a pressão interna desejada do vaso 70. Essa pressão interna pode ser monitorada e aumentada ou diminuída ao admitir ou evacuar o gás compressível 83 através da válvula de flutuação 77 à medida que a profundidade alternante do vaso 70 pode exigir a não alteração da boiância do vaso 70. Se uma alteração na quantidade de meio de lastro 87 no vaso 70 for necessária, o lastro e as válvulas de medidor de fluxo 79 e 89 podem ser abertas para admitir ou evacuar uma quantidade medida de meio de lastro 87.

[081] Por meio de manipulação adicional adequada das válvulas de flutuação e/ou de lastro e de medidor de fluxo 77 e 79 e 89, o local do pig 97 no vaso 70 pode ser reciprocamente variado para levantar ou abaixar o vaso 70 no corpo de líquido L enquanto simultaneamente, se desejado, altera a densidade do meio de flutuação compressível 83. Desse modo, as alterações no choque hidrostático aplicado ao vaso 70 através de uma ampla gama de profundidades podem ser acomodadas.

[082] Essa aplicação do método é explicada em relação específica para controlar um vaso cilíndrico horizontalmente orientado 70 em um corpo de líquido L, mas se aplica a todos os formatos dos vasos, meios de flutuação de gás compressível, meios de lastro incompressíveis e líquidos hospedeiros. Essa ilustração também é explicada em relação ao uso de um pig 97 para separar o vaso 70 em compartimentos hidraulicamente distintos 93 e 95, conforme discutido acima. No entanto, essa aplicação também é útil se o vaso 70 for dividido por meios de flutuação e lastro impermeáveis, também conforme discutido acima.

UM VASO DE TUBO HELICOIDALMENTE EM ESPIRAL HORIZONTALMENTE ORIENTADO COM UMA FONTE DE MEIO DE FLUTUAÇÃO DE GÁS COMPRESSÍVEL E UMA FONTE DE MEIO DE LASTRO INCOMPRESSÍVEL INDEPENDENTE DO LÍQUIDO HOSPEDEIRO

[083] Voltando-se para as Figuras 7A a 7D, o método é aplicado para controlar a profundidade, e a pressão interna em, de um vaso de tubo helicoidalmente em espiral que contém pressão 100 horizontalmente orientado em um corpo de líquido L. Um meio de flutuação compressível acessível a partir de uma fonte isolada do corpo de líquido L é contrabalanceado contra um meio de lastro tomado a partir de uma outra fonte isolada do corpo de líquido L.

[084] No caso de um vaso horizontalmente orientado, conforme mostrado, um tubo helicoidalmente em espiral com seu eixo geométrico central alinhado em um eixo geométrico horizontal 105, o equilíbrio de atitude ou boiância do vaso 100 pode ser mantido em qualquer um ou em combinações de diversos modos conforme anteriormente discutido no presente documento. Nessa aplicação, supõe-se que o método de montagem seja usado para o controle de equilíbrio de boiância.

[085] Essa aplicação do método começa com a suposição de que, conforme visto na Figura 7A, um pig 127 foi introduzido na válvula de lastro 109 para dentro do vaso 100 e que o vaso 100 foi preparado para uso na maneira descrita acima em relação à Figura 3D, exceto que o vaso 100 é um tubo em helicoidalmente em espiral, e é submerso no corpo de líquido L. As bobinas 101 do vaso 100 são mostradas alinhadas em um eixo geométrico central horizontal 105. O vaso 100 tem portas controladas por uma válvula de flutuação 107 e uma válvula de lastro 109, respectivamente. Conforme mostrado, a válvula de flutuação 107 foi conectada por um conduíte 111 a uma fonte (não mostrada) de gás compressível 113 e a válvula de lastro 109 foi conectada através de um medidor de fluxo de lastro 115, uma válvula de medidor de fluxo 119 e um conduíte 121 a uma fonte de meio de lastro incompressível 117. O vaso 100 foi preenchido com o meio de lastro incompressível 117 e o pig 127 foi acionado pelo meio de lastro incompressível 117 através de bobinas 101 do vaso de tubo em espiral 100 para a válvula de flutuação 107 do vaso 100. As válvulas 107, 109 e 119 foram fechadas.

[086] Observando-se a Figura 7B, todas as três válvulas 107, 109 e 119 foram abertas e o gás compressível 113 está sendo bombeado através da válvula de flutuação 107 para dentro do vaso 100, causando evacuação do meio de lastro 117 do vaso 100 através da válvula de lastro 109 em uma quantidade medida pelo medidor de fluxo de lastro 115. Uma vez que o meio de lastro 117 é incompressível, o vaso 100 é dividido pelo pig 127 em dois compartimentos 123 e 125 de volume variavelmente complementar. A quantidade de meio de lastro 117 restante no compartimento de lastro 115 é a quantidade total meio de lastro 117 que encheu o vaso 100 na Figura 7A menos a quantidade de meio de lastro 117 evacuado medida pelo medidor de fluxo de lastro 115.

[087] Conforme visto na Figura 7C, a válvula de lastro 109 foi fechada, uma quantidade predeterminada de meio de lastro 117 que foi evacuada do vaso 100 para fazer com que o vaso 100 desça em direção a sua profundidade desejada no corpo de líquido L. Uma vez que a válvula de lastro 109 é fechada, o bombeamento contínuo do gás compressível 113 através da válvula de flutuação 107 dentro do vaso 100 aumenta a pressão interna do vaso 100 sem qualquer alteração significativa na boiância do vaso 100.

[088] Seguindo para a Figura 7D, a densidade do gás compressível 113 foi aumentada suficientemente para levar a pressão interna do vaso a um nível desejado para anular a pressão ambiente hidrostática que é aplicada ao vaso 100. A válvula de flutuação 107 foi fechada, pelo menos temporariamente, para manter a pressão interna desejada do vaso 100. Essa pressão interna pode ser monitorada e aumentada ou diminuída ao injetar ou evacuar o gás compressível 83 através da válvula de flutuação 107 à medida que a profundidade alternante do vaso 100 pode exigir a não alteração da boiância do vaso 100. Se uma alteração na quantidade de meio de lastro 117 no vaso 100 for necessária, o lastro e as válvulas de medidor de fluxo 109 e 119 podem ser abertas para admitir ou evacuar uma quantidade medida de meio de lastro 117.

[089] Por meio de manipulação adicional adequada das válvulas de flutuação e/ou de lastro e de medidor de fluxo 107 e 109 e 119, o local do pig 127 no vaso 100 pode ser reciprocamente variado para levantar ou abaixar o vaso 100 no corpo de líquido L enquanto simultaneamente, se desejado, altera a densidade do meio de flutuação compressível 113. Desse modo, as alterações no choque hidrostático aplicado ao vaso 100 através de uma ampla gama de profundidades podem ser acomodadas.

[090] Essa aplicação do método é explicada em relação específica para controlar um vaso de tubo em espiral horizontalmente orientado 100 em um corpo de líquido L, mas se aplica a todos os formatos dos vasos, meios de flutuação de gás compressível, meios de lastro incompressíveis e líquidos hospedeiros. Essa ilustração também é explicada em relação ao uso de um pig 127 para separar o vaso 100 em compartimentos hidraulicamente distintos 123 e 125, conforme discutido acima. No entanto, essa aplicação também é útil se o vaso 100 for dividido por meios de flutuação e lastro impermeáveis, também conforme discutido acima.

VASOS COM OU SEM OBJETOS FIXADOS

[091] Conforme discutido anteriormente, o formato e a orientação do vaso V podem ser coordenados com o formato e a orientação de um objeto O a ser elevado e abaixado pelo vaso V. Por exemplo, o vaso V pode ser projetado com eixos geométricos de simetria verticais e/ou horizontais, como um corpo oco com seções transversais circulares ou poligonais a um dos eixos geométricos de simetria, um ou mais tubos enrolados em um ou mais laços, espirais ou helicoides ao redor de um dos eixos geométricos de simetria ou um tubo linear alinhado com um dos eixos geométricos de simetria. O centro de boiância do vaso V e o centro de boiância do objeto O pode ser coordenado, talvez verticalmente alinhado, para que não apenas a elevação como também a atitude do objeto O no corpo de líquido L possam ser controladas ao controlar a elevação e a atitude do vaso V.

[092] Em uma aplicação de manipulação de objetos, os meios de flutuação e de lastro MF e MB seriam selecionados para que, quando o vaso V fosse preenchido com apenas um dos meios MF ou MB, o vaso V teria capacidade de fazer com que tanto o vaso V quanto o objeto fixo O ascenda e desça, respectivamente, no corpo de líquido L.

[093] Em algumas aplicações de manipulação de objetos, múltiplos vasos V podem ser fixados ao mesmo objeto O, os formatos e as orientações de cada vaso V que é coordenado com o formato e a orientação do objeto O para que a elevação e a atitude do objeto O no corpo de líquido L possam ser controladas ao aplicar o presente método para controlar cada um dos vasos V. Em tal aplicação de manipulação de objetos de múltiplos vasos, os meios de flutuação e de lastro MF e MB seriam selecionados os quais, quando enchendo os vasos V, teriam capacidade de fazer com que os vasos V e o objeto fixo O ascendam e desçam, respectivamente, no corpo de líquido L. Também, em uma aplicação de múltiplos vasos, se o meio de flutuação MF for compressível, a quantidade do meio de flutuação MF contida nos compartimentos de meio de flutuação CF de cada vaso V e/ou do meio de lastro incompressível MB contido nos compartimentos de meio de lastro CB de cada vaso V pode ser variado para fazer com que a pressão interna dos vasos que contêm pressão V esteja dentro de uma faixa de contrabalanceamento de suas respectivas capacidades de pressão ambiente. Em uma aplicação de manipulação de objetos de múltiplos vasos, os meios MF e MB precisam ser os mesmos em cada vaso V. Ademais, os vasos V podem ser independentemente postos a ascender ou descer em diferentes taxas, apenar para aplicar os movimentos de produção giratório ao objeto O.

[094] Por exemplo, observando-se a Figura 8, um objeto com formato de caixa 150 com uma altura 151, uma largura 153 e uma profundidade 155 de três comprimentos diferentes é conectado a três vasos helicoidalmente cilíndricos que contêm pressão 161, 163 e 165, respectivamente. Conforme mostrado, os vasos 161, 163 e 165 são conectados de modo rígido ao objeto 150 através de braços 171, 173 e 175, respectivamente, aos pontos centrais das faces de topo, frontal e lateral 181, 183 e 185, respectivamente, do objeto 150. Com o uso do presente método para controlar a elevação de cada dos vasos 161, 163 e 165, a elevação e a atitude do objeto O no líquido hospedeiro L podem ser variadas. Conforme sugerido pelas coordenadas axiais 191, 193 e 195, os pontos de conexão podem ser posicionados em qualquer lugar nas superfícies de um objeto O. O objeto O poderia ser de qualquer formato, os vasos V de qualquer quantidade e formato e os pontos de conexão localizados em quaisquer posições na superfície do objeto O dependendo do centro de boiância do objeto O e das atitudes que o objeto O está destinado a tomar no líquido L.

TUBULAÇÕES PRIMÁRIAS E SECUNDÁRIAS COMO VASOS

[095] Voltando-se para a Figura 9, o método é muito útil na colocação de tubulações offshore, especialmente aquelas a serem lançadas em profundidades excessivamente grandes. Dentro da tubulação de colocação, o método é aplicado conforme discutido no presente documento acima após a tubulação a ser lançada ter sido flutuada e rebocada para o local de colocação por meio de associação da tubulação a um meio de flutuação, ar A ou um líquido ou gel MF.

[096] Se a tubulação primária PP for o vaso que contém pressão V, a associação ao meio de flutuação é obtida bombeando-se meio de flutuação suficiente dentro da tubulação primária PP para fazer com que a tubulação primária PP flutue. Se a tubulação secundária PS for o vaso V, a associação ao meio de flutuação é obtida ao submeter em piggyback a tubulação secundária PS em relação à tubulação primária PP e bombeando-se o meio de flutuação suficiente para dentro da tubulação secundária PS, V para fazer com que a tubulação primária PP flutue. Também é possível, embora não discutido em relação à Figura 9, que as tubulações primária e secundária PP e PS serão, ambas, vasos que contêm pressão V, em cujo caso a associação ao meio de flutuação é obtida ao submeter em piggyback a tubulação secundária PS em relação à tubulação primária PP e bombeando-se o meio de flutuação suficiente dentro de qualquer uma ou ambas as tubulações PP e/ou PS para fazer com que a tubulação primária PP flutue.

[097] Observando-se a Figura 9, cada bloco 9/1-9/12 mostra a tubulação a ser lançada como a tubulação primária PP em uma condição flutuada diferente. Os blocos 9/1-9/6 ilustram uma tubulação primária vazia PP enquanto os blocos 9/7-9/12 ilustram uma tubulação primária PP que contém um ou mais cabos e/ou outras tubulações Z. Em cada um dos blocos 9/1-9/12, a tubulação primária PP contém um meio de flutuação, ou ar A ou um líquido ou gel MF. Os géis, que são dispersões de sólidos em líquidos, são preferenciais. Nos blocos 9/1 e 9/7, a tubulação primária PP é o vaso V do presente método e o meio de flutuação, um líquido ou gel MF, do método está contido no vaso V. Nos blocos 9/2-9/6 e 9/89/12, uma tubulação secundária Ps é submetida a piggyback em relação à tubulação primária PP. Nos blocos 9/2, 9/3, 9/5 e 9/6 e blocos 9/8, 9/9, 9/11 e 9/12 a tubulação secundária Ps é o vaso V do método e contém o meio de flutuação MF líquido ou em gel do método. Nos blocos 9/4 e 9/10, a tubulação secundária Ps é o vaso V do método e contém ar A como o meio de flutuação do método.

[098] No bloco 9/1, a tubulação primária PP,V afundaria se não contivesse meio de flutuação suficiente MF para flutuar. A tubulação primária flutuada PP,V pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF da tubulação primária PP,V com meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a combinação afunde. No bloco 9/7, a mesma tubulação primária PP,V contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Portanto, mais boiância inicial é necessária para flutuar a tubulação primária PP,V e seus conteúdos Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP,V pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF da tubulação primária PP,V com meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a tubulação primária Pp, V com seus conteúdos Z afunde.

[099] No bloco 9/2, a tubulação primária PP contém ar A, mas ainda afundaria se não estivesse submetida à piggyback em relação à tubulação secundária PS, V que contém meio de flutuação suficiente MF para flutuar a combinação. A tubulação primária flutuada Pp pode ser afundada ao destacar a tubulação primária PP da tubulação secundária PS, V ou ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF da tubulação secundária PS, V meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a combinação afunde. No bloco 9/8, na mesma combinação de tubulações PP e Ps, V, a tubulação primária PP contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Portanto, maior boiância inicial é necessária para flutuar a combinação e seus conteúdos Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao destacar a tubulação primária PP da tubulação secundária PS, V ou ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a combinação com os conteúdos Z afunde.

[0100] No bloco 9/3, a tubulação primária PP contém líquido de flutuação ML, mas ainda afundaria se não estivesse submetida à piggyback em relação a uma tubulação secundária PS, V que contém meio de flutuação adicional suficiente MF para flutuar a combinação. A tubulação primária flutuada Pp pode ser afundada ao destacar a tubulação primária PP da tubulação secundária PS, V ou ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF dentro da tubulação secundária PS, V meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a combinação afunde. No bloco 9/9, na mesma combinação de tubulações PP e Ps, V, a tubulação primária PP contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Portanto, maior boiância inicial é necessária para flutuar a combinação e seus conteúdos Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao destacar a tubulação primária PP da tubulação secundária PS, V ou ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente, talvez água do mar, para permitir que a combinação com os conteúdos Z afunde.

[0101] No bloco 9/4, a tubulação primária PP contém ar A e flutuaria, e é submetida a piggyback em relação a uma tubulação secundária PS, V que também é preenchida com ar A e também flutuaria. A tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o ar A dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para fazer com que a combinação afunde. No bloco 9/10, na mesma combinação de tubulações primária e secundária PP e Ps, V, a tubulação primária PP contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o ar A dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para fazer com que a combinação com seus conteúdos Z afunde.

[0102] No bloco 9/5, a tubulação primária PP contém ar A, mas ainda afundaria se não estivesse submetida à piggyback em relação a uma tubulação secundária PS, V preenchida com meio de flutuação suficiente MF para flutuar a combinação. A tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para permitir que a combinação afunde. No bloco 9/11, na mesma combinação de tubulações PP e Ps, V, a tubulação primária PP contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Portanto, maior boiância inicial é necessária para flutuar a combinação e os conteúdos Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para permitir que a combinação com seus conteúdos Z afunde.

[0103] No bloco 9/6, a tubulação primária PP contém meio de flutuação MF, mas ainda afundaria se não estivesse submetido a piggyback em relação a uma tubulação secundária Ps, V preenchida com meio de flutuação MF adicional suficiente para flutuar a combinação. A tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para permitir que a combinação afunde. No bloco 9/12, na mesma combinação de tubulações PP e PS, a tubulação primária PP contém um cabo e/ou outra tubulação Z. Portanto, maior boiância inicial é necessária para flutuar a combinação e os conteúdos Z. Ainda, a tubulação primária flutuada PP pode ser afundada ao deslocar gradualmente o meio de flutuação MF dentro da tubulação secundária PS, V com meio de lastro MB suficiente para permitir que a combinação com seus conteúdos Z afunde.

[0104] Conforme visto nas Figuras 10 a 12, a tubulação primária PP é flutuada e rebocada para dentro da tubulação local de colocação em uma das condições descritas acima em relação à Figura 9. Observando-se a Figura 10, a tubulação primária PP, juntamente com qualquer tubulação secundária em piggyback Ps e conteúdo Z conforme visto na Figura 9, está sendo rebocada por um rebocador T ou outro barco relativamente pequeno para uma tubulação local de colocação offshore (não mostrada). Conforme visto nas Figuras 11 e 12, a tubulação secundária em piggyback Ps pode ter sido fixada à tubulação primária PP de qualquer maneira conhecida na técnica. A porção onshore P1 das tubulações rebocadas pode passar por qualquer sistema de liberação adequado conhecido na técnica, sendo que um sistema de liberação preferencial é revelado na Patente US N° 7.927.040. À medida que a porção onshore transita para uma posição offshore, a porção offshore P2 das tubulações rebocadas é flutuada conforme explicado em referência à Figura 9. Uma vez que a tubulação primária PP e qualquer tubulação secundária Ps, conteúdos Z e meio de flutuação A ou MF associados foram rebocados para o local de colocação, a tubulação primária PP pode ser afundada pelo destacamento da tubulação secundária PS da tubulação primária PP, conforme visto na Figura 11, ou ao aplicar o presente método conforme revelado em relação à Figura 9. Conforme visto nas Figuras 10 e 11, o afundamento da tubulação primária PP com qualquer tubulação secundária em piggyback Ps e conteúdos Z, caso aplicável, é gradual. À medida que o meio de flutuação A ou MF é trocado com o meio de lastro MB, o meio de lastro MB mais pesado fará com que a extremidade de lastro EB das tubulações desçam à medida que a extremidade de flutuação EF das tubulações permanece substancialmente em uma elevação constante na superfície da água W ou perto da mesma. A porção de transição das tubulações entre extremidades de lastro e flutuação EB e EF assume uma configuração em S gradual, mais bem vista na Figura 12. Conforme visto na Figura 11, quando a tubulação primária PP tiver se assentado no leito do mar, a mesma pode ser preenchida com meio de lastro MB para prender e proteger a tubulação PP e seus conteúdos Z, caso haja.

[0105] Dado que a água tem uma gravidade específica de 1,0, e reconhecendo-se que as espumas e géis têm uma gravidade específica de aproximadamente 0,5, se o tubo plástico for usado como um vaso no presente método, a gravidade específica de um sistema de içamento pode ser reduzida para menos de 0,1, tornando possível que as bolsas de ar recolhíveis usadas pelos mergulhadores, que são submetidas à lei de Boyle, podem ser substituídas pelos vasos rígidos, os quais não são.

[0106] Desse modo, é evidente que se forneceu, de acordo com a invenção, um método para controlar a elevação, atitude e pressão ambiente dos vasos que contêm pressão que satisfazem completamente os objetos e as vantagens estabelecidos acima. Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com as modalidades específicas da mesma, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações serão evidentes para aqueles versados na técnica e à luz da descrição anterior. Dessa maneira, pretende-se abranger todas as tais alternativas, modificações e variações conforme dentro do espírito das reivindicações anexas.

Claims

1. Método de regular a elevação, atitude e integridade estrutural de um vaso que contém pressão (V, 10, 40, 70, 100, 161, 163, 165) em um corpo de líquido (L, W), compreendendo as etapas de: selecionar um meio de flutuação (MF) que é capaz de aumentar a boiância do vaso (V); selecionar um meio de lastro incompressível (MB) que é capaz de diminuir a boiância do vaso (V); dividir o vaso (V) em compartimentos hidraulicamente distintos em série e recíprocos (CF, CB), um compartimento (CF, 33, 63, 93, 123) para conter o meio de flutuação (MF) selecionado e o outro compartimento (CB, 35, 65, 95, 125) para conter o meio de lastro incompressível (MB) selecionado; contrabalancear o meio de flutuação (MF) selecionado no compartimento de meio de flutuação (CF) contra o meio de lastro incompressível (MB) selecionado no compartimento de meio de lastro (CB); variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) no compartimento de meio de lastro (CB) para controlar a elevação do vaso que contém pressão (V, 10, 40, 70, 100, 161, 163, 165) no corpo de líquido (L, W); caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de: medir a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) injetado dentro e expelido a partir do compartimento de meio de lastro (CB) durante a referida etapa de variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) no compartimento de meio de lastro (CB).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de dividir o vaso (V) compreende posicionar um pig (P, PB1, PB2, 67, 97, 127) mantido em confinamento pelas paredes internas (11) do vaso (V) entre os meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de dividir o vaso (V) compreende selecionar meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB) que, quando adjacentes, criam uma interface impermeável (S) entre os mesmos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) no compartimento de meio de lastro (CB) compreende um de: adicionar pelo menos meio de lastro incompressível (MB) suficiente ao compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) desça no corpo de líquido (L, W); evacuar pelo menos meio de lastro incompressível (MB) suficiente do compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) ascenda no corpo de líquido (L, W); e um de adicionar e evacuar meio de lastro incompressível (MB) suficiente do compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido (L, W).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de, com o vaso (V) repousando em um leito do corpo de líquido (L, W), adicionar meio de lastro incompressível (MB) adicional dentro do compartimento de meio de lastro (CB) até que o vaso (V) esteja preenchido com o meio de lastro incompressível (MB) e o meio de flutuação (MF) seja evacuado do vaso (V).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de fechar os compartimentos para fontes (53, 57, 83, 113, 117) dos meios de flutuação e de lastro.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de, com o vaso (V) flutuando em uma superfície do líquido (L, W), adicionar meio de flutuação (MF) adicional dentro do compartimento de meio de flutuação (CF) até que o vaso (V) esteja preenchido com o meio de flutuação (MF) e o meio de lastro incompressível (MB) seja evacuado do vaso (V).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de fechar os compartimentos para fontes (53, 57, 83, 113, 117) dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB).

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de flutuação (MF) é um de um líquido e um gel.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de contrabalancear compreende as subetapas de: preencher o vaso (V) com um dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB); e trocar uma porção do um dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB) com o outro dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) contida no compartimento de lastro (CB) compreende trocar uma quantidade de um dos meios (MF, MB) em seu respectivo compartimento (CF, CB) por uma quantidade do outro meio (MF, MB) em seu respectivo compartimento (CF, CB).

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de flutuação (MF) é um gás, o método compreende adicionalmente a etapa de variar a quantidade de pelo menos um do meio de flutuação (MF) contido no compartimento de meio de flutuação (CF) e o meio de lastro incompressível (MB) contido no compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que a pressão interna do vaso que contém pressão (V, 10, 40, 70, 100, 161, 163, 165) esteja dentro de uma faixa de contrabalanceamento do vaso que contém pressão (V, 10, 40, 70, 100, 161, 163, 165) contra a pressão ambiente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de contrabalancear compreende as subetapas de: preencher o vaso (V) com um dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB); e trocar uma porção do um dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB) com o outro dos meios de flutuação e de lastro incompressível (MF, MB).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) no compartimento de meio de lastro (CB) compreende uma de: adicionar pelo menos meio de lastro incompressível (MB) suficiente ao compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) desça no corpo de líquido (L, W); evacuar pelo menos meio de lastro incompressível (MB) suficiente do compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) ascenda no corpo de líquido (L, W); e um de adicionar e evacuar meio de lastro incompressível (MB) suficiente do compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) mantenha uma elevação constante no corpo de líquido (L, W).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de variar a quantidade de meio de lastro incompressível (MB) no compartimento de meio de lastro (CB) compreende adicionalmente adicionar meio de lastro incompressível (MB) ao compartimento de meio de lastro (CB) para fazer com que o vaso (V) realize um de: descer mais rapidamente no corpo de líquido (L, W); ascender mais lentamente no corpo de líquido (L, W); e manter uma elevação constante no corpo de líquido (L, W).

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de selecionar um vaso (V) tendo pelo menos um de um eixo de simetria vertical (15, 45) e um horizontal (75, 105), o vaso (V) é um de: um corpo oco tendo uma de seções transversais circular e poligonal a um dos eixos vertical (15, 45) e horizontal (75, 105) de simetria; um tubo enrolado em um de um laço, uma espiral e uma helicoide ao redor de um dos eixos de simetria vertical (15, 45) e horizontal (75, 105); e um tubo linear alinhado em um dos eixos de simetria vertical (15, 45) e horizontal (75, 105).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de coordenar um formato e orientação do vaso (V) com um formato e orientação de um objeto conectado ao vaso (V) com o centro de boiância do vaso (V) e o centro de boiância do objeto verticalmente alinhado no corpo de líquido (L, W), pelo que a elevação e a atitude do objeto no corpo de líquido (L, W) são controladas pelo vaso (V).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: selecionar pelo menos um outro vaso (V) definido na reivindicação 16; coordenar um formato e uma orientação de cada pelo menos um outro vaso (V) com o formato e a orientação do objeto conectado ao vaso (V) definido na reivindicação 17; em que a elevação e a atitude do objeto no corpo de líquido (L, W) são controladas pelo vaso (V) e pelo menos um outro vaso (V).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de aplicar o método, definido na reivindicação 1, ao vaso (V) e a cada pelo menos um outro vaso (V) para controlar a elevação do vaso (V) e cada pelo menos um outro vaso (V) e a elevação e a atitude do objeto no corpo de líquido (L, W).

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o meio de flutuação (MF) é um gás, o método compreende adicionalmente as etapas de variar a quantidade de pelo menos um do meio de flutuação (MF) contido no compartimento de meio de flutuação (CF) e o meio de lastro incompressível (MB) contido no compartimento de meio de lastro (CB) do vaso (V) e o pelo menos em um outro vaso (V) para fazer com que a pressão interna do vaso (V) e do pelo menos um outro vaso (V) estejam dentro de sua respectiva faixa de contrabalanceamento contra a pressão ambiente.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de flutuação (MF) é um de um líquido e um gel leve e o método sendo usado para colocar uma tubulação primária (PP), a etapa de dividir o vaso (V) em compartimentos hidraulicamente distintos em série e recíprocos (CF, CB), sendo precedida pelas etapas de: flutuar a tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF); e rebocar a tubulação primária (PP) flutuada e o meio de flutuação (MF) associado para um local de colocação de tubo.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o vaso (V) é a tubulação primária (PP) e a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreende bombear meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação primária (PP) para fazer com que a tubulação primária (PP) flutue.

23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o vaso (V) é uma tubulação secundária (PS) e a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreendendo as subetapas de: piggybacking a tubulação secundária (PS) à tubulação primária (PP); e bombear o meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação secundária (PS) para fazer com que a tubulação primária (PP) flutue.

24. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o vaso (V) é a tubulação primária (PP) e uma tubulação secundária (PS) e a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreendendo as subetapas de: piggybacking a tubulação secundária (PS) à tubulação primária (PP); e bombear meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação primária (PP) e da tubulação secundária (PS) para fazer com que a tubulação primária (PP) flutue.

25. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o meio de flutuação (MF) é um gás, o vaso (V) sendo uma tubulação secundária (PS) e a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreendendo as subetapas de: piggybacking a tubulação secundária (PS) à tubulação primária (PP); e bombear meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação secundária (PS) para fazer com que a tubulação primária (PP) flutue.

26. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de instalar pelo menos um cabo/outra tubulação (Z) por todo o comprimento da tubulação primária (PP) antes da etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF).

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreendendo bombear meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação primária (PP) para fazer com que a tubulação primária (PP) e o pelo menos um cabo/outra tubulação (Z) flutuem.

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreende as subetapas de: piggybacking uma tubulação secundária (PS) à tubulação primária (PP); e bombear o meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação secundária (PS) para fazer com que a tubulação primária (PP) e o pelo menos um cabo/outra tubulação (Z) flutuem.

29. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de flutuação da tubulação primária (PP) por associação com o meio de flutuação (MF) compreende as subetapas de: piggybacking uma tubulação secundária (PS) à tubulação primária (PP); e bombear meio de flutuação (MF) suficiente para dentro da tubulação secundária (PS) e da tubulação primária (PP) para fazer com que a tubulação primária (PP) e o pelo menos um cabo/outra tubulação (Z) flutuem.