BR112016030295A2 - Ancoramento de risers flexíveis submarinos - Google Patents

Abstract

"ANCORAMENTO DE RISERS FLEXÍVEIS SUBMARINOS". Uma instalação de riser flexível submarina compreende uma fundação no leito do mar e um riser flexível de configuração íngreme ancorado no leito do mar pela fundação. Uma formação de fixação é fixada em relação ao riser e uma formação de localização é fixada em relação à fundação, ambas em posições elevadas acima do leito do mar. A formação de localização é engatada com a formação de fixação no riser. Isso mantém a formação de fixação e o riser contra movimento quando engatados dessa forma, protegendo a base do riser de sobreflexão e fadiga.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANCO- RAMENTO DE RISERS FLEXÍVEIS SUBMARINOS".

[0001] Esta invenção refere-se a sistemas e métodos para anco- ramento de risers flexíveis dinâmicos conforme usados na indústria de óleo e gás submarino.

[0002] Em produção de óleo e gás offshore, o fluido de produção que compreende óleo cru e/ou gás natural precisa ser transportado de uma cabeça de poço submarina para a superfície. Para esse propósi- to, o fluido de produção flui ao longo de oleodutos submarinos que compreendem linhas de fluxo no leito do mar e tubos de riser que se estendem para cima a partir do leito do mar. Na superfície, o fluido de produção é submetido tipicamente a tratamento e armazenamento temporário em uma instalação de superfície tal como uma plataforma ou uma embarcação de produção, armazenamento e descarga flutuan- te (FPSO).

[0003] Neste relatório descritivo, referências a risers não são con- finadas a tubos que portam fluido de produção. Risers podem também incluir umbilicais ou cabos dinâmicos tais como cabos de cobre ou fi- bra óptica para transportar fluidos, energia e/ou dados entre a superfí- cie e o leito do mar em suporte de operações de produção submari- nas.

[0004] Risers compreendem, tipicamente, uma seção de fundo que percorre de modo geralmente horizontal paralela ao leito do mar e uma seção ascendente vertical que se estende da seção de fundo em direção à superfície. A seção ascendente é inclinada de modo íngreme ou substancialmente vertical e pode ser substancialmente reta ou cur- vada ao longo de seu comprimento.

[0005] Uma flexão de fundo curvada bruscamente ou uma seção de flexão de arqueamento redireciona o riser entre a seção de fundo horizontal e a seção ascendente vertical. A seção de flexão de arque-

amento se estende para cima ao longo do riser a partir de um ponto de aterragem, em que o riser começa a flexionar na direção oposta ao contato com o leito do mar. É na seção de flexão de arqueamento que o riser está mais vulnerável a dano devido a sobreflexão e fadiga à medida que o riser flexiona durante a instalação e em uso.

[0006] Em uma configuração pendurada, um riser pode ser sus- penso como um catenário que é redirecionado com uma curvatura re- lativamente brusca na seção de flexão de arqueamento para percorrer ao longo do leito do mar. Várias outras configurações são conhecidas em que é dada sustentação intermediária a um riser através de flutua- bilidade ou outros meios em uma ou mais localizações no meio da água entre a superfície e o leito do mar. Tal suporte intermediário con- cede um formato ondulado à seção ascendente do riser, o que ajuda a isolar a seção de flexão de arqueamento de movimento dinâmico da extremidade superior do riser como pode ser acionado por ação de onda ou maré. Exemplos são configurações "S preguiçoso", "S íngre- me", "onda preguiçosa", "onda íngreme" e "onda maleável". Algumas tais configurações são reveladas em American Petroleum Institute’s Recommended Practice for Flexible Pipe, pedido 17B (API RP17B).

[0007] A invenção considera risers flexíveis ou pelo menos risers que são flexíveis em e ao redor da seção de flexão de arqueamento. Aqueles versados na técnica claramente compreendem o significado de ‘flexível’ no contexto de condutos portadores de fluido tais como risers; os mesmos também compreendem a distinção entre condutos flexíveis e rígidos.

[0008] Especificamente, os termos "flexível" e "rígido" têm signifi- cados claros na indústria de óleo e gás submarina que diferem em im- portantes aspectos da linguagem geral e, de fato, do significado mais rigoroso desses termos. Em particular, apesar de seus nomes, tubos flexíveis não são totalmente flexíveis além do limite de tensão de fle-

xão; nem são tubos rígidos desprovidos de flexibilidade.

[0009] Tubos flexíveis usados na indústria de óleo e gás submari- na são especificados no Relatório descritivo de API (Instituto de Petró- leo Americano) 17J e na Prática Recomendada de API 17B. O corpo de tubo é composto de uma estrutura composta de materiais em ca- madas, em que cada camada tem sua própria função. Tipicamente, os tubos de polímero e cobertores garantem vedação de fluido e isola- mento térmico. Reciprocamente, camadas ou elementos de aço forne- cem resistência mecânica; por exemplo, fitas de aço intertravadas for- mam uma carcaça ou abóbada de pressão e uma armadura de tração é formada de fio torcido de modo helicoidal. Tubos flexíveis são termi- nados e montados por encaixes de extremidade.

[0010] A estrutura de um tubo flexível permite uma deflexão de flexão grande sem um aumento significativo em tensões de flexão. O limite de flexionamento da estrutura composta é determinado pelo limi- te elástico da camada de plástico mais externa da estrutura, tipicamen- te a bainha externa, cujo limite é tipicamente de 6% a 7% de tensão de flexão. Exceder esse limite causa danos irreversíveis à estrutura. Con- sequentemente, o raio de flexão mínimo ou MBR de tubo flexível usa- do na indústria de óleo e gás submarina tem tipicamente entre 3 e 6 metros.

[0011] Tubos rígidos usados na indústria de óleo e gás submarina são especificados no Relatório descritivo de API 5L e na Prática reco- mendada 1111. Em contraste a tubos flexíveis, um tubo rígido nor- malmente consiste em ou compreende pelo menos um tubo de aço sólido ou liga de aço. Entretanto, camadas adicionais de materiais po- dem ser adicionadas, tal como uma camada de forro interna ou uma camada de revestimento externa. Tais camadas adicionais podem compreender polímero, metal ou material compósito. Tubos rígidos são terminados por um chanfro ou uma rosca e são montados de ex-

tremidade a extremidade através de soldagem ou aparafusamento de um ao outro.

[0012] A deflexão em serviço permissível do tubo rígido é determi- nada pelo limite elástico de aço que é cerca de 1 % de tensão de fle- xão. Exceder esse limite causou deformação plástica do aço. Isso permite que o MBR do tubo rígido usado na indústria de óleo e gás submarina tenha, tipicamente, cerca de 100 a 300 metros. Entretanto, a deformação plástica leve pode ser recuperada ou retificada por mei- os mecânicos, tal como endireitamento. Desse modo, durante a insta- lação de carretel de cocha de um oleoduto rígido composto de tubos rígidos soldados, o oleoduto rígido pode ser enrolado em um carretel com um raio típico de entre 8 e 10 metros. Isso implica uma tensão de flexão acima de 2% para diâmetros convencionais de tubos rígidos, o que exige que o tubo seja endireitado mecanicamente durante o de- senrolamento.

[0013] Tubos de compósito polimérico também são conhecidos, porém, ainda não são especificados em padrões adaptados à indústria de óleo e gás submarina. Tais tubos são baseados em um tubo feito de resina de polímero reforçada por material de fibra, tal como fibras de vidro ou fibras de carbono. Camadas adicionais tais como revesti- mentos podem ser adicionadas. Como tubos flexíveis, tubos de com- pósito polimérico são terminados e montados por encaixes de extremi- dade. Tubos de compósito polimérico são substancialmente rígidos e duros, porém, podem resistir a mais tensão de flexão do que tubos de aço rígidos; entretanto, não podem flexionar como tubos flexíveis.

[0014] De uma ponta à outra, risers flexíveis são mais dispendio- sos do que risers rígidos, porém, os mesmos têm várias vantagens em relação a risers rígidos. Por exemplo, um riser flexível pode seguir um raio de flexão mais apertado na seção de flexão de arqueamento sem o risco de danos. Isso permite uma disposição de riser mais compacta.

Adicionalmente, um riser flexível tem melhor desempenho de fadiga, é menos sensível a vibrações induzidas por vórtice e pode acomodar uma faixa maior de movimento relativo entre sua extremidade superior e o ponto de aterragem. Entretanto, controlar o raio de flexão do tubo flexível é crítico para confiabilidade.

[0015] A invenção considera, particularmente, disposições de riser flexível em que uma âncora de leito do mar ou fundação que atua no riser controla o ponto de aterragem, de tal modo que a tensão no riser seja transmitida para a âncora e não para o leito do mar no ponto de aterragem. Tais âncoras caracterizam as configurações em S íngreme e onda íngreme.

[0016] Em combinação com uma âncora, uma disposição de guia é necessária para reter um riser flexível no ponto de aterragem dese- jado enquanto protege o riser de flexão excessiva ou fadiga na seção de flexão de arqueamento.

[0017] Por exemplo, o documento EP 0894938 revela um riser fle- xível cuja seção ascendente é sustentada em uma configuração S ín- greme. A seção de flexão de arqueamento do riser é encaixada com um limitador de flexão, também conhecido como restritor de flexão. O limitador de flexão compreende uma série de elementos de intertrava- mento articulados como vértebras ao redor do riser que interagem en- tre si à medida que o riser flexiona. Alcançando-se um limite de flexão, os elementos travam juntos para forçar um raio de flexão mínimo no riser que circundam. Um apoio é apertado ao redor da seção de flexão de arqueamento do riser, tanto diretamente quanto por meio do limita- dor de flexão. O apoio é amarrado por um enlace de fio a um ponto de ligação fixo em uma fundação de peso morto.

[0018] O enlace de fio de do documento EP 0894938 permite que o apoio e, consequentemente, a seção de flexão de arqueamento do riser se movam em relação à fundação. Desse modo, enquanto o limi-

tador de flexão limita a amplitude de flexão dinâmica, a seção de fle- xão de arqueamento ainda irá experimentar ciclos de flexão repetidos e, consequentemente, fadiga. Em essência, o limitador de flexão resis- te a cargas estáticas de sobreflexão durante a instalação e recupera- ção do riser, porém, não pode resistir de modo eficaz a cargas dinâmi- cas causadas por movimento do riser durante operação.

[0019] O documento GB 2410756 revela uma das soluções anteri- ores do Requerente para ancorar a seção de flexão de arqueamento de um riser flexível. Essa solução compreende uma fundação subma- rina equipada com uma roldana para puxar a seção de flexão de ar- queamento para posição acima da fundação, à qual a seção de flexão de arqueamento é, então, conectada por manilhas.

[0020] No documento GB 2410756, a seção de flexão de arquea- mento é revestida por um conduto curvado rígido que precisa ser en- caixado ao riser flexível antes do posicionamento. O ângulo entre a seção de fundo horizontal e a seção ascendente vertical do riser é predeterminado pela curvatura do conduto e, assim, é fixado antes do posicionamento. Consequentemente, o arco descrito pela seção de flexão de arqueamento não pode ser modificado durante ou após o posicionamento para acomodar tolerâncias na posição da fundação e o comprimento das seções de oleoduto.

[0021] O documento U.S. 2007/0081862 descreve um sistema de ancoramento de riser alternativo para aplicações em águas profundas. Nesse exemplo, o riser é um riser híbrido mantido vertical e em tensão por um módulo de flutuabilidade submarino posicionado a uma profun- didade abaixo da influência de ação de onda.

[0022] Consequentemente, o sistema de ancoramento de riser res- tringe o movimento vertical do riser em vez da flexão causada por mo- vimento lateral do riser.

[0023] Várias modalidades do documento U.S. 2007/0081862 usam um fio, uma corrente ou um bastão como um enlace entre uma fundação e o riser. Quando sob tensão vertical estável conforme apli- cada por um riser híbrido em águas profundas, um fio, corrente ou bastão pode restringir o movimento vertical do riser e, assim, reter efe- tivamente uma curvatura desejada na seção de flexão de arqueamen- to. Entretanto, tais enlaces não podem resistir a forças compressivas ou de flexão, como seria aplicado a um enlace entre um riser e uma fundação em águas mais rasas. Nesse caso, semelhante ao documen- to EP 0894938 acima, a seção de flexão de arqueamento iria experi- mentar ciclos de flexão repetidos e, consequentemente, fadiga.

[0024] Adicionalmente, um enlace de bastão conforme proposto pelo documento U.S. 2007/0081862 não é prático de instalar em águas rasas: alinhar e encaixar tal bastão em um receptáculo não é realizável uma vez que o riser irá se mover durante a instalação devido a dinâmicas do mar a elevação da embarcação de instalação. Para fazer um enlace de bastão funcionar, o bastão precisa ser pré- instalado na fundação, um sistema de conexão teria que ser movido da fundação para a extremidade livre do bastão e um sistema de ali- nhamento e fixação teria que ser adicionado para acoplar o bastão e o riser. O documento U.S. 2007/0081862 não sugere essas medidas. Também, algumas modalidades do documento U.S. 2007/0081862 compreendem uma guia fixa através da qual um tubo de riser pode deslizar. Tal disposição não é adequada para um riser flexível, uma vez que o atrito iria desgastar a bainha externa de tal riser.

[0025] Um tipo diferente de abordagem é mostrado no documento U.S. 2004/156684 que descreve uma conexão de riser descontínua que compreende três seções distintas: um riser vertical rígido, um ole- oduto horizontal rígido que repousa no leito do mar e um elemento fle- xível que fornece comunicação entre as seções rígidas e acomoda a mudança em ângulo de horizontal para vertical. O riser vertical é sus-

tentado por um bráquete vertical a partir de uma âncora de leito do mar. O documento U.S. 2004/156684 se refere, portanto, a uma alter- nativa ao riser de configuração íngreme em que uma porção de arque- amento de um comprimento contínuo do tubo flexível acomoda um ân- gulo reto. Uma desvantagem na abordagem tomada no documento U.S. 2004/156684 é que o oleoduto precisa ser montado em terra junto com a âncora de leito do mar antes do posicionamento.

[0026] É contra esses antecedentes que a presente invenção foi desenvolvida.

[0027] Em um sentido, a invenção reside em uma instalação de riser flexível submarina que compreende: uma fundação no leito do mar; um riser flexível de configuração íngreme ancorado no leito do mar pela fundação; uma formação de fixação fixada em relação ao ri- ser em uma posição elevada acima do leito do mar; e uma formação de localização fixada em relação à fundação em uma posição elevada acima do leito do mar, sendo que a formação de localização é engatá- vel com a formação de fixação no riser para reter a formação de fixa- ção e o riser contra movimento quando engatados dessa forma.

[0028] A formação de fixação é fixada de modo convenientemente direto ao riser, porém, poderia ser móvel ao longo de e travável em relação ao riser.

[0029] Preferencialmente, a instalação compreende uma estrutura de localização rígida vertical que é afixada rigidamente a ou integral com a fundação e que sustenta a formação de localização rigidamen- te. A formação de localização é orientada adequadamente para enga- tar uma superfície externa da formação de fixação que está dentro de 15° de vertical, geralmente paralela a uma parte su bjacente orientada similarmente do riser.

[0030] Vantajosamente, um sistema de tração atua direta ou indi- retamente entre o riser e a fundação para puxar a formação de fixação em direção à formação de localização.

[0031] Um mecanismo de travamento pode ser fornecido para tra- var a formação de fixação à formação de localização. Tal mecanismo mantém, adequadamente, uma superfície convexa da formação de fixação em engate com uma superfície de localização côncava com- plementar da formação de localização.

[0032] O riser se estende tipicamente de uma seção de fundo ge- ralmente horizontal a uma seção ascendente geralmente vertical por meio de uma seção de flexão de arqueamento curvada que se estende verticalmente a partir do leito do mar. Nesse caso, a formação de fixa- ção é posicionada, preferencialmente, acima da seção de flexão de arqueamento. Por exemplo, a formação de fixação pode ser posicio- nada nivelada com uma seção ascendente do riser adjacente à seção de flexão de arqueamento.

[0033] Um controlador de flexão inferior é posicionado preferenci- almente entre a formação de fixação e o leito do mar para atuar na se- ção de flexão de arqueamento do riser. Similarmente, um controlador de flexão superior é posicionado preferencialmente entre a formação de fixação e uma extremidade superior do riser para atuar na seção ascendente do riser. Em ambos os casos, o controlador de flexão su- perior e/ou inferior é sustentado convenientemente pela formação de fixação.

[0034] O conceito inventivo também engloba um método de anco- ramento de um riser submarino flexível de configuração íngreme ao leito do mar, sendo que o método compreende engatar uma formação de fixação com uma formação de localização, em que a formação de fixação é fixada em relação ao riser e a formação de localização é fi- xada em relação a uma fundação no leito do mar, ambas em posições elevadas acima do leito do mar.

[0035] Método compreende, preferencialmente, puxar a formação de fixação para engate com a formação de localização e, então, travar a formação de fixação engatada na formação de localização.

[0036] Vantajosamente, flexões em uma seção ascendente e/ou uma seção de flexão de arqueamento do riser podem ser restringidas ou endurecidas enquanto a fundação é alimentada por cargas de rea- ção correspondentes por meio da formação de fixação.

[0037] A formação de fixação pode ser posicionada acima do leito do mar movendo-se a formação de fixação ao longo do riser antes de travar a formação de fixação em relação ao riser.

[0038] Em resumo, a invenção fornece um sistema e um método para instalar, ancorar e afixar a flexão inferior a um riser flexível em uma configuração íngreme (em particular, onda íngreme ou S íngre- me) em águas rasas. Uma estrutura de base compreende uma funda- ção no leito do mar e uma estrutura vertical com um receptáculo para acoplar o riser flexível à estrutura vertical. Um sistema de tração tal como uma roldana de retorno ou guincho puxa o riser flexível em dire- ção ao receptáculo.

[0039] A invenção permite que uma flexão em um tubo flexível si- ga uma trajetória predeterminada e que seja mantida, contra forças que causariam, de outra forma, um movimento de promoção de fadiga.

[0040] Acessórios montados no riser flexível podem compreender: um dispositivo de restrição de flexão para limitar a curvatura da região de flexão do riser flexível; e uma braçadeira para acoplar um ponto in- ferior de uma seção ascendente quase vertical do riser ao receptáculo. Acessórios montados no riser flexível podem também compreender um alargamento ou um endurecedor de flexão acima da braçadeira para lidar com o momento de flexão entre a posição de braçadeira fixa e a seção ascendente do riser, cujo ângulo para o vertical pode ser de até 15°. Os acessórios podem ter a capacidade de de slizar e de serem travados no riser flexível para posicionamento preciso.

[0041] A fim de que a invenção possa ser mais prontamente com- preendida, uma referência será feita agora, a título de exemplo, aos desenhos anexos, em que:

[0042] Figura 1 é uma vista lateral de uma disposição de âncora para um riser flexível de acordo com a invenção, sendo que o riser é puxado em direção a uma estrutura rígida vertical acima de uma ânco- ra submarina; e

[0043] Figura 2 corresponde à Figura 1, porém, mostra o riser en- gatado com uma formação de localização da estrutura de localização.

[0044] As Figuras 1 e 2 mostram uma disposição de âncora 10 de acordo com a invenção para ancoramento de um riser flexível 12 em uma configuração de onda íngreme ou S íngreme em águas rasas. "Rasa" significa que a água é rasa o bastante para que ação de onda ou de maré típica daquela localização conceda movimento ao longo do comprimento do riser 12 durante a operação. Tal profundidade pode, por exemplo, ser de 100 m a 500 m, sendo que cerca de 150 m é típi- ca.

[0045] O riser 12 se estende em um comprimento contínuo através da disposição de âncora 10, evitando, consequentemente, uma cone- xão submarina tal como uma conexão de flange que é usada comu- mente na base de um riser em configurações de onda íngreme. O riser 12 compreende uma seção ascendente vertical 12A que se estende em direção à superfície (não mostrado) e uma seção de fundo 12B que se estende da seção ascendente 12A geralmente de modo hori- zontal paralela ao leito do mar 14. Uma seção de flexão de arquea- mento curvada bruscamente 12C é disposta entre a seção ascendente 12A e a seção de fundo 12B. A seção de flexão de arqueamento 12C se estende para cima ao longo do riser 12 a partir de um ponto de aterragem 16, em que o riser 12 começa a flexionar na direção oposta ao contato com o leito do mar 14.

[0046] Nesse exemplo, a seção ascendente 12A é inclinada de modo íngreme a um ângulo de até 15° para o vertical adjacente para a disposição de âncora 10, embora essa inclinação varie de acordo com qualquer curvatura da seção ascendente 12A ao longo de seu com- primento.

[0047] A disposição de âncora 10 compreende uma manga ou braçadeira tubular 18 que circula o riser 12 e é fixada ao riser 12 em uma posição elevada acima do leito do mar 14. Nesse exemplo, a bra- çadeira 18 é posicionada ao redor do fundo da seção ascendente 12A, logo acima da seção de flexão de arqueamento 12C. Aqui, o riser 12 e, consequentemente, a braçadeira 18 experimenta zero momento de flexão em uma configuração nominal.

[0048] A braçadeira 18 pode ser afixada ao riser 12 através de atri- to ou solda, o método de fixação irá depender do material cujo riser 12 é feito. A braçadeira 18 pode ser afixada ao riser 12 em um sítio de fabricação onshore ou offshore a bordo de uma embarcação de insta- lação.

[0049] Uma âncora submarina 20 ou fundação tal como uma pilha ou um bloco de peso morto é incorporada no leito do mar 14. A âncora 20 é coroada por uma estrutura de localização rígida vertical 22, cuja extremidade inferior é fixada à âncora 20. Uma extremidade superior da estrutura de localização 22 compreende uma formação de localiza- ção 24 que é moldada como um receptáculo para interferir com e para reter a braçadeira 18 que circula o riser 12. Especificamente, nesse exemplo, a formação de localização 24 apresenta uma superfície de acomodação cilíndrica em parte, côncava e complementar 26 à braça- deira 18 na mesma elevação que aquela da braçadeira 18 acima do leito do mar 14. A superfície de acomodação 26 é orientada para cor- responder à inclinação do riser 12 e, consequentemente, da braçadei- ra 18 naquela elevação.

[0050] A estrutura de localização 22 sustenta um mecanismo de travamento 28 que atua em oposição à superfície de acomodação 26 da formação de localização 24. Nesse exemplo, o mecanismo de tra- vamento 28 compreende a restrição de bandas 30 embora outras dis- posições de travamento sejam possíveis.

[0051] Um fio 32 é afixado à braçadeira 18 para puxar a braçadei- ra 18 para engate com a superfície de acomodação 26 da formação de localização 24 durante a instalação do riser 12, conforme mostrado na Figura 1. A âncora 20 sustenta uma roldana de retorno 34 ao redor da qual o fio 28 passa de modo que a tensão vertical no fio 32 puxe a braçadeira 18 e o riser 12 para baixo. A braçadeira 18 termina em flanges 36 que engatam com a formação de localização 24 acima e abaixo da superfície de acomodação 26 para garantir a localização axial do riser 12.

[0052] Uma vez que o fio 32 e a roldana 34 têm sido usados para puxar a braçadeira 16 para engate com a superfície de acomodação 26 da formação de localização 24 conforme mostrado na Figura 2, o mecanismo de travamento 28 é operável por um mergulhador ou ROV para apertar a braçadeira 18 no riser 12. O mecanismo de travamento 28 puxa a braçadeira 18 para engate direto com a formação de locali- zação 24 o pelo menos impede que a braçadeira 18 seja puxada na direção oposta e, consequentemente, desengate da formação de loca- lização 24.

[0053] Quando a braçadeira 18 é engatada rigidamente com a formação de localização 24 da estrutura de localização 22, a braçadei- ra 18 e o riser 12 são restritos contra movimento axial e lateral e, tam- bém, contra rotação. Desse modo, quando engatada dessa forma, a braçadeira 18 serve como uma formação de fixação para reter a base do riser 12 em uma posição fixa em relação ao leito do mar 14.

[0054] A disposição de âncora 10 ainda compreende controladores de flexão superior e inferior posicionados ao redor do riser 12, respec- tivamente acima e abaixo da braçadeira 18. Nesse exemplo, um con- trolador de flexão superior compreende um alargamento ou "tulipa" de boca de entrada 38, que mitiga a sobreflexão e fadiga do riser 12 atra- vés de gerenciamento do momento de flexão entre a braçadeira fixa 18 e a seção ascendente 12A do riser 12.

[0055] A boca de entrada 38 é um restritor de flexão geralmente cônico alargado para cima que é sustentado pela braçadeira 18, por exemplo, sendo fixado a uma extremidade superior da braçadeira 18 por parafusos. A boca de entrada 38 tem um formato semelhante a um chifre ou trombeta que é racionalmente simétrico ao redor de um eixo geométrico longitudinal central, cujo eixo geométrico é alinhado com o eixo geométrico longitudinal central da braçadeira 18. A boca de en- trada 38 pode ter duas partes para permitir que a mesma seja monta- da ao redor do riser 12 offshore.

[0056] Será evidente que o engate rígido da braçadeira 18 à for- mação de localização 24 da estrutura de localização 22 retém a boca de entrada 38 rigidamente em relação à âncora 20, aumentando, con- sequentemente, a eficácia da boca de entrada 38 para proteger o riser

12.

[0057] Nesse exemplo, o controlador de flexão inferior é um restri- tor de flexão de vértebras 40 que compreende elementos de interação de aço ou polímero. Uma extremidade superior do restritor de flexão 40 é afixada à braçadeira 18 de tal modo que o restritor de flexão 40 se pendure da braçadeira 18 ao redor do riser 18. O restritor de flexão 40 se estende da braçadeira 18 ao longo da seção de flexão de ar- queamento 12C e além do ponto de aterragem 16 até a seção de fun- do 12B do riser 12. O restritor de flexão 40 protege, particularmente, a seção de flexão de arqueamento 12C do riser 12 de sobreflexão du- rante a instalação conforme mostrado na Figura 1, porém, pode tam-

bém fornece proteção ao riser 12 durante a operação.

[0058] Em uma variante possível da invenção, a braçadeira não precisa ser instalada em um ângulo que gera zero momento de flexão em uma configuração nominal. Em vez disso, por exemplo, a braçadei- ra poderia ser retida geralmente horizontal para criar uma seção de sobreflexão do riser entre a seção de flexão de arqueamento e a se- ção ascendente do riser dentro da braçadeira. Nesse caso, a boca de entrada das Figuras 1 e 2 poderia ser substituída por uma guia de sob- flexão que serve como um controlador de flexão superior.

[0059] Em outras variantes da invenção, o controlador de flexão superior não precisa ser uma boca de entrada ou uma guia de sob- flexão, porém, poderia, em vez disso, ser um endurecedor de flexão que, novamente, é fixado de modo adequado à braçadeira. Um endu- recedor de flexão é distinto de um restritor de flexão em que o mesmo resiste à flexão com resistência progressivamente crescente, particu- larmente adjacente à interface entre o riser flexível e a braçadeira fixa. Similarmente, o controlador de flexão inferior não precisa ser um restri- tor de flexão, porém, poderia, em vez disso, ser um endurecedor de flexão ou uma boca de entrada alargada para baixo, qualquer um dos quais também é fixado adequadamente à braçadeira.

[0060] Novamente, onde a braçadeira fixa sustenta os controlado- res de flexão superior e/ou inferior, isso aumenta sua eficácia para pro- teger o riser. Também, cargas de reação que surgem do controle de flexões no riser podem alimentar, convenientemente, a âncora e o leito do mar por meio da braçadeira e da estrutura de localização.

[0061] Muitas outras variações são possíveis dentro do conceito inventivo. Por exemplo, a roldana pode ser uma patesca cuja placa lateral pode ser aberta para inserir o fio sem ter que rosquear o fio através do bloco. Alternativamente, um guincho pode substituir a rol- dana. Para superar cargas de alinhamento altas durante a parte final da tração, um sistema de tração hidráulico poderia ser usado além de um fio, roldana ou guincho, reduzindo potencialmente, desse modo, o tamanho ou peso da âncora.

[0062] A braçadeira e/ou os controladores de flexão superior e/ou inferior podem ser dispostos para deslizar ao longo de e, então, para travar ao riser para posicionamento preciso em relação à seção de fle- xão de arqueamento. Tais operações podem ser realizadas acima ou preferencialmente abaixo da superfície da água.

Claims (17)

REIVINDICAÇÕES

1. Instalação de riser flexível submarino caracterizada pelo fato de que compreende: uma fundação no leito do mar; um riser flexível de configuração íngreme ancorado ao leito do mar pela fundação; uma formação de fixação fixada em relação ao riser em uma posição elevada acima do leito do mar; e uma formação de localização fixada em relação à fundação em uma posição elevada acima do leito do mar, sendo que a formação de localização é engatável com a formação de fixação no riser para reter a formação de fixação contra movimento axial, lateral e rotacional quando engatados dessa forma.

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- da pelo fato de que compreende uma estrutura de localização rígida vertical que é afixada rigidamente ou integral com a fundação e que sustenta a formação de localização rigidamente.

3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac- terizada pelo fato de que a formação de fixação é fixada diretamente ao riser.

4. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 3, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um sis- tema de tração que atua direta ou indiretamente entre o riser e a fun- dação para puxar a formação de fixação em direção à formação de localização.

5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende um mecanismo de travamento para travar a formação de fixação à formação de locali- zação.

6. Instalação de acordo com a reivindicação 5, caracteriza-

da pelo fato de que o mecanismo de travamento mantém uma superfí- cie convexa da formação de fixação em engate com uma superfície de localização côncava complementar da formação de localização.

7. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o riser se estende de uma seção de fundo geralmente horizontal até uma seção ascendente ge- ralmente vertical por meio de uma seção de flexão de arqueamento curvada que se estende para cima a partir do leito do mar e a forma- ção de fixação é posicionada acima da seção de flexão de arqueamen- to.

8. Instalação de acordo com a reivindicação 7, caracteriza- da pelo fato de que a formação de fixação é posicionada nivelada com uma seção ascendente do riser adjacente à seção de flexão de arque- amento.

9. Instalação de acordo com a reivindicação 7 ou 8, carac- terizada pelo fato de que ainda compreende um controlador de flexão inferior posicionado entre a formação de fixação e o leito do mar para atuar na seção de flexão de arqueamento do riser.

10. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 7 a 9, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um con- trolador de flexão superior posicionado entre a formação de fixação e uma extremidade superior do riser para agir na seção ascendente do riser.

11. Instalação de acordo com a reivindicação 9 ou 10, ca- racterizada pelo fato de que o dito controlador de flexão é sustentado pela formação de fixação.

12. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a formação de localização é orientada para engatar uma formação de fixação que está dentro de 15° de vertical.

13. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a formação de fixação é móvel ao longo de e travável em relação ao riser.

14. Método de ancoramento de um riser submarino flexível de configuração íngreme ao leito do mar, caracterizado pelo fato de que compreende engatar uma formação de fixação com uma formação de localização, em que a formação de fixação é fixada em relação ao riser e a formação de localização é fixada em relação a uma fundação no leito do mar, ambas em posições elevadas acima do leito do mar.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracteriza- do pelo fato de que compreende puxar a formação de fixação para en- gate com a formação de localização e, então, travar a formação de fi- xação engatada à formação de localização.

16. Método de acordo com a reivindicação 14 ou 15, carac- terizado pelo fato de que compreende restringir ou endurecer flexões em uma seção ascendente e/ou uma seção de flexão de arqueamento do riser enquanto a fundação com alimenta cargas de reação corres- pondentes por meio da formação de fixação.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 14 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende posicionar a formação de fixação em uma posição elevada acima do leito do mar movendo-se a formação de fixação ao longo do riser antes de travar a formação de fixação em relação ao riser.