BR112017006091B1 - Dispositivo de conexão deformável de condutos submarinos - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um dispositivo de conexão deformável destinado a ligar entre si, um conduto submarino de fundo (14) para veicular um fluido, e um conduto submarino ascendente (18) que se estende na direção de uma superfície marinha (12), para poder levar o dito fluido para a dita superfície marinha (12), o dito dispositivo de conexão apresentando duas extremidades opostas, enquanto que o dito conduto submarino de fundo (14) apresenta uma extremidade a jusante (32) e que o dito conduto submarino ascendente (18) apresenta uma extremidade a montante (38), as ditas extremidades opostas sendo destinadas a ser conectadas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante. O dispositivo compreende uma bainha estanque e pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno da dita bainha estanque para formar um conduto flexível (48), e ele compreende pelo menos uma boia (50) ligada ao dito conduto flexível (48), de maneira a poder conformar o dito conduto flexível de acordo com uma curva em forma de campânula em relação ao dito fundo marinho (10).

Description

[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de conexão deformável destinado a ligar entre si um conduto submarino de fundo e um conduto submarino ascendente.

[0002] Um domínio de aplicação considerado é aquele do transporte, em meio offshore, de fluidos tais como gás, água ou hidrocarbonetos.

[0003] Instalações conhecidas compreendem um conduto de fundo, correntemente denominado “Flow Line” em língua inglesa, e um conduto submarino ascendente, denominado também “riser”, que permite levar o fluido, a partir do fundo ao sair do conduto de fundo, até a superfície situada perpendicularmente ao fundo marinho, ou então o contrário, a partir da superfície para a entrada do conduto de fundo.

[0004] O conduto ascendente apresenta uma extremidade inferior ancorada no fundo marinho e é suspenso, por intermédio de sua extremidade superior, a uma boia imersa embaixo da superfície do meio marinho de maneira a evitar ser submetido às influências das correntes de superfície. No entanto, os hidrocarbonetos são extraídos em fundos marinhos cada vez mais profundos, e consequentemente, os condutos ascendentes são arrastados em movimento e pivotam substancialmente em torno da extremidade inferior dos mesmos. E além disso, os condutos são arrastados em movimento de rotação em torno de seu eixo. Por outro lado, os condutos submarinos de fundo são também arrastados em movimento, notadamente longitudinalmente, entre outras coisas por causa das variações térmicas às quais eles são submetidos. De fato, o fluido que os condutos submarinos veiculam é mais ou menos quente comparativamente à temperatura de fundo. Portanto, os condutos tendem a se alongar substancialmente quando o fluido escoa em seu interior, enquanto que eles tendem a encolher por ocasião de uma paralisação do escoamento.

[0005] Em consequência disso, é necessário prever um dispositivo de conexão deformável entre a extremidade inferior do conduto submarino ascendente e a extremidade do conduto submarino de fundo a fim de poder assegurar a junção entre os dois condutos apesar dos movimentos de um e/ou do outro.

[0006] Será possível se referir ao documento WO2014/043126, documento esse que faz referência a um dispositivo de junção tubular em U que permite autorizar o movimento relativo do conduto ascendente e do conduto de fundo sem por isso perturbar o escoamento do hidrocarboneto. A junção tubular em U é feita de um tubo metálico conformado em U que é próprio para se deformar longitudinalmente de acordo com o plano médio definido pela conformação em U, mas também fora do plano a fim de permitir a rotação do conduto ascendente de acordo com seu próprio eixo.

[0007] No entanto, a alternância das tensões que são exercidas sobre a junção tubular em U provoca com o tempo a deterioração da dita junção. Além disso, as instalações de fundo tendem a ser recobertas por sedimentos de fundo, e o enterramento das mesmas torna ainda mais difícil o conserto ou a substituição parcial ou então total das mesmas.

[0008] De maneira que um problema que se apresenta e que a presente invenção visa resolver é o de fornecer um dispositivo de conexão do qual a integridade perdure no decorrer do tempo, mas além disso, que seja menos, e mesmo nada, sujeito ao enterramento.

[0009] Com esse objetivo, e de acordo com um primeiro objeto, a presente invenção propõe um dispositivo de conexão deformável destinado a ligar entre si, um conduto submarino de fundo estendido de acordo com uma componente horizontal sobre um fundo marinho para veicular um fluido, e um conduto submarino ascendente que se estende a partir do dito fundo marinho, de acordo com uma componente vertical, na direção de uma superfície marinha, para poder levar o dito fluido entre o dito fundo marinho e a dita superfície, o dito dispositivo de conexão apresentando duas extremidades opostas, enquanto que o dito conduto submarino de fundo apresenta uma extremidade a jusante e que o dito conduto submarino ascendente apresenta uma extremidade a montante, as ditas extremidades opostas sendo destinadas a ser conectadas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante. O dispositivo de conexão deformável compreende uma bainha estanque feita de material polimérico e pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno da dita bainha estanque para formar um conduto flexível, e o dito dispositivo compreende pelo menos uma boia ligada ao dito conduto flexível, de maneira a poder conformar o dito conduto flexível de acordo com uma curva em forma de campânula em relação ao dito fundo marinho entre as ditas extremidades a montante a e a jusante.

[0010] Assim, uma característica da invenção reside na execução de um dispositivo de conexão deformável, não mais rígido, mas sim flexível, realizado a partir de uma bainha estanque e de pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno dessa bainha. Em consequência disso, o conduto flexível assim formado é equipado com pelo menos uma boia par poder ser mantido afastado do fundo marinho. Desse modo, apesar dos movimentos relativos do conduto ascendente e do conduto de fundo, respectivamente ao nível de suas extremidades a montante e a jusante, o conduto flexível é adaptado para se deformar ao mesmo tempo em que permanece íntegro, quer dizer sem ser submetido a desgaste e/ou deterioração suscetível de acarretar uma disfunção. Pois de fato o material polimérico da bainha, assim como o dito pelo menos um fio de armadura são deformados respectivamente dentro de suas faixas de deformação elástica. E isso, contrariamente às junções tubulares em U, nas quais o material metálico pode ser deformado também até em sua zona de deformação plástica. E nesse caso, a deterioração do material se produz muito mais rapidamente.

[0011] Será observado que o fluido pode tanto ser transportado a partir do fundo marinho para a superfície, quando se trata por exemplo de um hidrocarboneto, quanto a partir da superfície para o dito fundo marinho quando se trata por exemplo de água sob pressão.

[0012] Além disso, graças à boia que mantém o conduto flexível curvado em forma de campânula acima do fundo marinho, e consequentemente, em uma posição afastada, o enterramento é muito menos provável e leva muito mais tempo, e portanto, é mais fácil intervir parta substituí-lo se for o caso.

[0013] De acordo com um modo de execução da invenção especialmente vantajoso, o dispositivo de conexão compreende uma pluralidade de boias anulares instaladas de modo gradual em torno do dito conduto flexível. Desse modo, o conduto flexível é submetido a esforços de tração na direção da superfície em diferentes pontos regularmente espaçados, o que permite uma deformação regular do dito conduto flexível, o raio de curvatura tomado pelo dito conduto flexível no âmbito dessa deformação, em qualquer ponto do dito conduto flexível, sendo estritamente superior a um raio mínimo de curvatura. De fato, o conduto flexível pode ser curvado de acordo com um raio mínimo de curvatura abaixo do qual a deformação é irreversível. Além disso, a utilização das boias anulares formadas por luvas no interior das quais vem se estender a bainha estanque e o dito pelo menos um fio de armadura enrolado em torno, permite obter um efeito de lastragem relativamente compacta e pouco volumosa. Essa característica apresenta uma vantagem, pois a zona situada em torno da extremidade inferior do conduto ascendente ao nível do fundo marinho é geralmente muito obstruída.

[0014] Por outro lado, o dito conduto submarino ascendente apresentando órgãos de guia em torno da dita extremidade a montante, uma primeira extremidade das ditas extremidades opostas do dito conduto flexível é equipada com um conector destinado a ser guiado na direção da dita extremidade a montante pelos ditos órgãos de guia. De fato, a operação de conexão propriamente dita, necessita que seja empregado um robô submarino que vem então arrastar a dita primeira extremidade do conduto flexível na direção da extremidade a montante do conduto ascendente. A fim de facilitar essa conexão, e de facilitar o comando do robô submarino, os órgãos de guia convergem na direção da extremidade a montante e o conector pode vir se apoiar de modo deslizante contra esses últimos para atingir a extremidade a montante.

[0015] De modo que a dita extremidade a montante do dito conduto submarino ascendente compreende, de maneira vantajosa, e de acordo com uma primeira variante, uma conexão de ligação destinada a ser orientada substancialmente horizontalmente. Desse modo, é fácil vir e conectar a primeira extremidade do conduto flexível de acordo com uma aproximação lateral em relação ao conduto ascendente, por meio de um robô submarino.

[0016] De acordo com uma segunda variante de realização, a dita extremidade a montante do dito conduto submarino ascendente compreende uma conexão de ligação destinada a ser orientada substancialmente verticalmente. De maneira que a conexão de ligação é, ou orientada na direção da superfície e caso no qual ela é formada em U, ou orientada na direção do fundo marinho e ela se estende longitudinalmente no prolongamento da extremidade a montante.

[0017] Por outro lado, a dita primeira extremidade das ditas extremidades opostas do dito conduto flexível compreende, de preferência, um conector que apresenta um cotovelo. O conector apresenta assim dois ramos inclinados um em relação ao outro de um ângulo compreendido por exemplo entre 110° e 130°.

[0018] Desse modo, a primeira extremidade do conduto flexível pode ser mantida de maneira inclinada em relação à horizontal, tanto de acordo com a primeira variante de realização precitada ou então de acordo com a segunda na qual a conexão de ligação é formada em U, desde que o conector seja ajustado em consequência disso.

[0019] De acordo com a segunda variante, na qual a conexão é orientada na direção do fundo marinho, o conector é nesse caso ele próprio formado substancialmente em forma de U. Os dois ramos do conector são no entanto inclinados um em relação ao outro de maneira a que a primeira extremidade do conduto flexível apresente um ângulo inferior a 90° em relação à horizontal.

[0020] De acordo com uma variante de execução, o dispositivo de conexão compreende, além disso, luvas limitadoras de curvatura montadas em torno do dito conduto flexível na proximidade das ditas extremidades opostas. As luvas limitadoras de curvatura compreendem anéis metálicos e/ou feitos de polímero imbricados uns nos outros, na maneira de uma coluna vertebral ou então ligados dois a dois por hastes. Desse modo, as deformações do conduto flexível na proximidade de suas extremidades, extremidades essas que são mantidas na posição fixa, respectivamente na extremidade a montante do conduto ascendente e na extremidade do conduto de fundo, são limitadas a um raio de curvatura dado, e superior ao raio mínimo de curvatura.

[0021] De acordo com um modo de realização da invenção especialmente vantajoso, o dito conduto flexível apresenta um raio mínimo de curvatura MBR e um comprimento L, e o dito comprimento L é compreendido entre 2 π e 5/2 π vezes o dito raio mínimo de curvatura MBR. Assim, é obtido um dispositivo de conexão suficientemente afastado do fundo marinho e também que possa ser submetido às deformações devidas aos movimentos relativos do conduto ascendente e do conduto de fundo sem deterioração.

[0022] De acordo com um modo preferido de realização da invenção, o dito pelo menos um fio de armadura é enrolado em hélice de maneira a formar espiras unidas em torno da dita bainha estanque. Portanto, a bainha estanque feita de material polimérico está perfeitamente protegida no interior das espiras do dito pelo menos um fio de armadura. E além disso, espiras podem ser acionadas em movimento umas em relação às outras ao mesmo tempo em que permanecem dentro da faixa de deformação elástica do dito pelo menos um fio de armadura.

[0023] Será observado que o conduto flexível do dispositivo de conexão é submetido essencialmente a tensões radiais, e a muito poucas tensões axiais. Portanto, a utilização de uma camada de armaduras de tração não é necessária. No entanto, em certas circunstâncias nas quais o conduto flexível é suscetível de ser submetido a tais esforços de tração, pelo menos uma camada adicional de armaduras de tração é utilizada em torno das espiras unidas do dito pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice com passos curtos. A camada adicional é nesse caso constituída por uma pluralidade de fios de armadura enrolados com passo longo. Além disso, em outras circunstâncias de exploração, é utilizado um conduto flexível que apresenta pelo menos dois fios de armadura complementares, enrolados em hélice com passo curto.

[0024] Vantajosamente, o dispositivo de conexão compreende por alem disso uma bainha externa de proteção que se estende em torno do dito pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice. Desse modo, a bainha estanque feita de material polimérico é totalmente preservada da pressão hidrostática. De fato, essa última é retomada pelas espiras do dito pelo menos um fio de armadura sobre as quais vem se aplicar a bainha externa de proteção. Ela é, ela própria, realizada vantajosamente em um material polimérico.

[0025] Além disso, o dispositivo de conexão compreende uma conexão de ligação automática destinada a ser montada sobre a dita extremidade a montante, e uma ponteira de conexão automática instalada na dita primeira extremidade das ditas extremidades opostas, a dita ponteira de conexão automática sendo destinada a ser introduzida na dita conexão de ligação automática. Assim, por ocasião da execução do dispositivo de conexão, o robô submarino vem introduzir a ponteira de conexão através da conexão de ligação automática, de maneira a, por um lado, realizar uma ligação estanque e por outro lado, mantê-las juntas na posição fixa.

[0026] Por outro lado, a dita extremidade a jusante do dito conduto submarino de fundo apresenta, de acordo com uma variante de realização, uma ponteira a jusante orientada substancialmente verticalmente. Desse modo, o conduto flexível é melhor preservado das deformações quando a extremidade a jusante do conduto submarino de fundo é arrastada em movimento de acordo com uma grande amplitude.

[0027] De acordo com um outro objeto, a presente invenção propõe um método de conexão de um conduto submarino de fundo estendido de acordo com uma componente horizontal sobre um fundo marinho para veicular um fluido, e um conduto submarino ascendente que se estende a partir do dito fundo marinho, de acordo com uma componente vertical, na direção de uma superfície marinha, para poder levar o dito fluido entre o dito fundo marinho e a dita superfície marinha, o dito conduto submarino de fundo apresentando uma extremidade a jusante e o dito conduto submarino ascendente apresentando uma extremidade a montante, o método sendo do tipo que compreende as etapas seguintes: 1) é fornecido um dispositivo de conexão que apresenta duas extremidades opostas; 2) conecta-se as ditas extremidades opostas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante; e, na etapa 1), é fornecido um dispositivo de conexão que compreende por um lado uma bainha estanque feita de material polimérico e pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno da dita bainha estanque para formar um conduto flexível, e por outro lado pelo menos uma boia ligada ao dito conduto flexível, enquanto que na etapa 2) conecta-se as ditas extremidades opostas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante de maneira a poder conformar o dito conduto flexível de acordo com uma curva em forma de campânula em relação ao dito fundo marinho entre as ditas extremidades a montante a e a jusante.

[0028] Assim, uma outra característica vantajosa da invenção reside no método de conexão do conduto submarino de fundo e do conduto ascendente, por meio do dispositivo de conexão que compreende o dito conduto flexível. De fato, graças à flexibilidade do dispositivo de conexão, a conexão é tornada mais fácil.

[0029] De acordo com um modo de execução especialmente vantajoso, na etapa 2), conecta-se uma das ditas extremidades opostas com a dita extremidade a jusante do dito conduto submarino de fundo, e liga-se a outra das ditas extremidades opostas e a dita extremidade a montante por meio de um cabo de tração a montante para poder arrastar a dita outra das ditas extremidades opostas na direção da dita extremidade a montante. Assim, é facilitada a conexão puxando-se para isso o cabo de tração a montante, por meio de um guincho instalado ao nível da dita extremidade a montante. Desse modo, encurta-se o cabo de tração a montante, e portanto a dita outra extremidade se aproxima da extremidade a montante.

[0030] Além disso, de acordo com um outro modo de execução da invenção especialmente vantajoso, liga-se a dita uma das ditas extremidades opostas à dita extremidade a jusante por meio de um cabo de tração a jusante para poder arrastar a dita uma das ditas extremidades opostas na direção da dita extremidade a jusante. Do mesmo modo que para a outra extremidade, vem-se aqui arrastar a dita uma das ditas extremidades opostas na direção da extremidade a jusante graças ao cabo de tração a jusante facilmente para poder conectá-las em seguida.

[0031] De acordo com uma variante de realização, os cabos de tração podem ser acionados a partir da superfície, graças a uma polia de transmissão ajustada no lugar dos guinchos, como será explicado abaixo.

[0032] Outras particularidades e vantagens da invenção se destacarão com a leitura da descrição feita abaixo de um modo de realização especial da invenção, dado a título indicativo mas não limitativo, em referência aos desenhos anexos nos quais: - a Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra de modo geral o contexto da invenção de acordo com um primeiro modo de execução; - a Figura 2 é uma vista esquemática de detalhe da Figura 1 que mostra o objeto da invenção em uma primeira situação; - a Figura 3 é uma vista esquemática de detalhe da Figura 1 que mostra o objeto da invenção em uma segunda situação; - a Figura 4 é uma vista esquemática que mostra um método de conexão de um conduto submarino de fundo e de um conduto submarino ascendente, em uma primeira fase de aproximação; - a Figura 5 é uma vista esquemática de detalhe da Figura 4, que ilustra uma segunda fase de aproximação; - a Figura 6 é uma vista esquemática de detalhe da Figura 4, que ilustra uma terceira fase de aproximação; - a Figura 7 é uma vista esquemática que mostra o dispositivo de conexão que resulta da execução de acordo com o método ilustrado nas figuras 4 a 6; e - a Figura 8 é uma vista esquemática que mostra o dispositivo de conexão que resulta da execução de acordo com o método ilustrado nas Figuras 4 a 6, de acordo com uma variante de realização.

[0033] A figura 1 ilustra esquematicamente uma altura de água, por exemplo de 1500 m, entre um fundo marinho 10 e uma superfície 12. Um conduto submarino de fundo 14 ou “Flow Line” em língua inglesa, se estende sobre o fundo marinho 10. Ele chega a uma zona de ancoragem 16 e ele pode diretamente ser proveniente de uma instalação submarina não representada, ou então de um poço próprio para fornecer um hidrocarboneto. A partir da zona de ancoragem 16 e na direção da superfície 12, se estende substancialmente verticalmente um conduto submarino ascendente 18 até uma zona de subsuperfície 20 situada abaixo da superfície 12, e na qual ele é retido por uma boia 22. No lado oposto, o conduto ascendente é retido no fundo marinho 10 por meio de uma fundação 25. Acima, e na superfície 12 flutua um navio de superfície 24 ligado ao conduto submarino ascendente 18 por meio de um conduto flexível 26. Por outro lado, ao nível do fundo marinho 10, o conduto submarino ascendente 18 e o conduto submarino de fundo 14 são ligados entre si por meio de um dispositivo de conexão deformável 28, que será detalhado abaixo. Desse modo, o fluido que escoa no interior do conduto submarino de fundo 14 pode ser encaminhado até o navio de superfície 24 por intermédio do conduto submarino ascendente 18 e do conduto flexível 26. Nesse caso, trata-se de um hidrocarboneto, que se deseja levar para a superfície. No entanto, em certas circunstâncias, é necessário encaminhar um gás ou água sob pressão em sentido inverso, a partir da superfície na direção do fundo marinho.

[0034] O conduto submarino ascendente 18 apresenta uma extremidade a montante 30, enquanto que o conduto submarino de fundo 14 apresenta uma extremidade a jusante 32.

[0035] Será feito referência agora à Figura 2 que mostra mais em detalhe a zona de ancoragem 16. São encontrados de novo nela o fundo marinho 10 e o conduto submarino de fundo 14 do qual a extremidade a jusante 32 é solidária de um carro 34 que repousa sobre o fundo marinho 10. O carro 34 pode ser um terminal de fim de conduto submarino de fundo, ou Flow Line End Termination (FLET) em língua inglesa, uma conexão de conduto em T, ou In Line Tee (ILT) em língua inglesa, uma válvula submarina de isolamento, ou Subsea Security Isolation Valve (SSIV) em língua inglesa, ou qualquer outro equipamento para conduto submarino conhecido pelo profissional.

[0036] O carro 34 é nesse caso suscetível de ser arrastado em translação sobre o fundo marinho 10 quando o conduto submarino de fundo 14 é alongado sob o efeito do calor que o fluido quente transportado transmite a ele, ou, em um sentido oposto, quando ele se retrai devido à paralisação da circulação do dito fluido quente.

[0037] A extremidade a jusante 32 é rígida, e formada em W, para poder se terminar por uma ponteira a jusante 36 inclinada de cerca de 25° em relação à vertical, e substancialmente acima do fundo marinho 10 a uma altura por exemplo substancialmente superior a 4 m.

[0038] De acordo com outros modos de execução não representados, a ponteira a jusante pode ser inclinada, em relação à horizontal, de um ângulo compreendido entre +/- 90°. Por consequência, a extremidade a jusante rígida pode ser formada simplesmente por um cotovelo.

[0039] Por outro lado, a ponteira a jusante pode ser levada a uma altura em relação ao fundo marinho compreendida entre 0,5 m e 100 m.

[0040] Tratando-se do conduto ascendente 18, ele apresenta uma extremidade a montante recurvada 38 terminada por uma conexão de ligação automática 40. O conduto ascendente 18 se estende de acordo com uma componente vertical, enquanto que a extremidade a montante recurvada 38 se estende substancialmente horizontalmente. Além disso, o conduto ascendente 18 compreende órgãos de guia 41 substancialmente cônicos, e situados em torno da extremidade a montante recurvada 38. Serão explicadas abaixo as funções dos mesmos.

[0041] De acordo com uma variante de realização da invenção não representada, a extremidade a montante do conduto submarino ascendente 18 compreende uma conexão de ligação orientada substancialmente verticalmente na direção do fundo marinho. De acordo com uma variante de execução ilustrada nas figuras 4 a 7, e que será descrita mais em detalhe na sequência da descrição, a conexão de ligação é orientada verticalmente para o lado oposto do fundo marinho, na direção da superfície.

[0042] Por outro lado, o conduto ascendente 18 é prolongado por uma extremidade inferior de ancoragem 42 montada engatada em uma caixa de retenção 44 solidária de uma fundação 46 ancorada no fundo marinho 10. A extremidade inferior de ancoragem 42 é montada pivotante dentro da caixa de retenção 44. Desse modo, o conduto ascendente 18 pode ser levado não somente a pivotar substancialmente em torno de sua extremidade inferior de ancoragem 42 de acordo com o movimento das correntes marítimas, mas também ele pode ser levado a ser arrastado em rotação de acordo com seu próprio eixo. Nesse último caso, a extremidade a montante recurvada 38 tende a ser arrastada substancialmente em rotação de acordo com um plano horizontal.

[0043] Entre a conexão de ligação automática 40 que prolonga o conduto submarino ascendente 18 e a ponteira a jusante 36 que prolonga o conduto submarino de fundo 14, se estende uma distância substancialmente inferior a 40 m por exemplo, de acordo com uma componente horizontal. Além disso, a ponteira a jusante 36 é conectada à conexão de ligação automática 40 por intermédio de um conduto flexível 48 estendido de acordo com uma curva conformada em forma de campânula, e que vai primeiramente ser descrito estruturalmente.

[0044] De acordo com uma outra variante de realização, se estende uma distância da ordem do quilometro entre a conexão de ligação automática 40 e a ponteira a jusante 36 que prolonga o conduto submarino de fundo 14.

[0045] O conduto flexível 48 compreende uma bainha interna estanque feita em um material polimérico, e um fio de armadura enrolado em espiral, que forma assim espiras unidas, em torno da bainha interna. Por consequência, ele é enrolado com passos curtos. O fio de armadura em espiral preserva a bainha interna estanque em relação ao exterior, mas sobretudo, a contém quando um hidrocarboneto sob pressão escoa no interior. Desse modo, o fio de armadura enrolado em espiral com passo curto permite retomar os esforços radiais que são exercidos sobre a bainha interna.

[0046] De acordo com uma outra variante de realização, um par de fios de armadura imbricados um no outro, é enrolado em espiral com passo curto em torno da bainha interna estanque.

[0047] Preferencialmente, o fio de armadura, ou então o par de fios de armadura, enrolados em espiral são eles próprios recobertos por uma bainha externa de proteção a fim de evitar que a bainha interna estanque seja submetida à pressão hidrostática. Vantajosamente, e quando o conduto flexível 48 é suscetível de ser submetido a esforços de tração longitudinais, pelo menos uma camada de armadura de tração enrolada com passo longo é montada entre a bainha externa de proteção e as espiras unidas do fio de armadura. Por outro lado, de acordo com uma variante de execução, e no caso em que a bainha interna estanque é suscetível de desmoronar sobre si mesma, uma carcaça metálica, feita de uma tira metálica grampeada em espiral, é utilizada no interior.

[0048] Um tal conduto 48 pode, por exemplo, apresentar um peso compreendido entre 100 kg por metro e 2000 kg por metro, e o volume que ele representa é compreendido entre 30 l e 200 l por metro. Preferencialmente, ele apresenta, por exemplo, um peso compreendido entre 350 e 450 quilogramas por metro, para um volume interno compreendido entre 50 e 70 litros por metro.

[0049] Assim, graças a sua estrutura, o conduto flexível 48 é suscetível de ser curvado até um raio mínimo de curvatura Rm, compreendido por exemplo entre 5 m e 15 m, mais precisamente entre 8 e 10 metros. De acordo com um modo de realização da invenção, o comprimento do conduto flexível é compreendido entre 2 π e 5/2 π vezes o raio mínimo de curvatura Rm.

[0050] Além disso, o conduto flexível 48 é equipado com boias 50 formadas por luvas anulares no interior das quais vem se estender o conduto flexível 48. As boias 50 são regularmente espaçadas umas das outras sobre o conduto flexível 48, a distâncias compreendidas por exemplo entre 2 e 10 metros.

[0051] De acordo com uma variante de realização, na qual o conduto flexível apresenta um comprimento da ordem do quilometro, as boias podem ser espaçadas sucessivamente umas das outras de uma distância compreendida entre 20 m e 100 m por exemplo.

[0052] De maneira que, considerando o peso do conduto flexível 48, adicionado com aquele do fluido que ele transporta, o número e o volume de boias 50 serão adaptados em consequência disso. Em primeira aproximação, uma boia que apresenta um volume de ar de um metro cúbico, será capaz de retomar um peso substancialmente equivalente a 1000 kg.

[0053] Desse modo e tal como representado na Figura 2, o conduto flexível 48 apresenta um comprimento próximo de 50 m.

[0054] De acordo com a dita outra variante de realização, o conduto flexível 48 pode apresentar um comprimento compreendido entre algumas dezenas de metros e vários quilômetros. O conduto flexível 48 compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade disposta no lado oposto à primeira extremidade. Uma ponteira de conexão automática 52 pode ser instalada sobre a primeira extremidade. A segunda extremidade pode ser engastada na ponteira a jusante 36.

[0055] A ponteira de conexão automática 52 é recurvada de acordo com um ângulo compreendido entre 115° e 135° por exemplo. Vantajosamente o ângulo do cotovelo é próximo de 120° e desse modo, a primeira extremidade do conduto flexível 48 é inclinada de um ângulo de cerca de 30° em relação à vertical, visto que a ponteira de conexão automática 52 é introduzida na conexão de ligação automática 40 substancialmente horizontalmente. Será observado que a ponteira de conexão automática 52, ou conector, é introduzida na conexão de ligação automática 40 por intermédio de um robô submarino e que na última fase de aproximação, a ponteira de conexão automática 52 é guiada lateralmente graças aos órgãos de guia 41.

[0056] Tal como representado na Figura 2, a extremidade a montante recurvada 38 terminada pela conexão de ligação automática 40 se estende a uma altura de cerca de 15 m em relação ao fundo marinho 10, o conduto flexível 48 sustentado pelas boias 50 e conformado de acordo com uma curva em forma de campânula apresentando um extremo próximo de 30 m em relação ao fundo marinho 10.

[0057] As dimensões indicadas aqui não são de nenhuma forma limitativas, e a extremidade a montante recurvada 38 pode vir se estender, por exemplo, a uma altura de cerca de 150 m em relação ao fundo marinho 10, e caso no qual o comprimento do conduto flexível 48 é aumentado em consequência disso, enquanto que o extremo da curva em forma de campânula vem se estender a uma altura superior a 150 m.

[0058] Nessas condições, é compreendido que o depósito de segmentos sobre o fundo marinho 10 que leva geralmente ao enterramento das estruturas, não pode em uma tal circunstância recobrir o conduto flexível 48 rapidamente. É concebido por outro lado que para um tempo de exploração de 20 anos, o risco de enterramento é quase nulo.

[0059] Além disso, graças ao conduto flexível 48 conformado em forma de campânula, o movimento relativo do conduto submarino ascendente 18 e do conduto submarino de fundo 14 vai poder ser operado sem risco para o prosseguimento da exploração. De fato, considerando-se por exemplo que na Figura 2, o fluido quente circular dentro dos condutos 14, 18 e dentro do conduto flexível 48, o conduto de fundo 14 apresenta um comprimento de exploração superior a seu comprimento de repouso para o qual o fluido não circula. Isso é simplesmente devido à energia térmica fornecida pelo fluido ao conduto submarino de fundo 14.

[0060] Em contrapartida, desde que o fluido cessa de circular, o conduto submarino de fundo 14 tende a se resfriar e portanto a se retrair. Em consequência disso, e assim como o ilustra a Figura 2, o carro 34 arrastado sobre o fundo marinho 10 pelo conduto submarino de fundo 14, se afasta então da fundação 46 e portanto, o conduto flexível 48 se alonga, enquanto que as boias 50 se aproximam do fundo marinho 10.

[0061] Se a amplitude de movimento do carro 34 é por exemplo da ordem da dezena de metros, é compreendido que a deformação do conduto flexível 48 é absolutamente suportável, devido a sua construção, sem acarretar danos, em comparação com os dispositivos de conexão deformáveis da arte anterior feitos de tubos rígidos conformados em U.

[0062] Além disso, o movimento de rotação do conduto submarino ascendente 18 em torno de seu próprio eixo, e que provoca a rotação substancial em um plano horizontal da extremidade a montante recurvada 38, é totalmente absorvido pela deformação do conduto flexível 48. Vantajosamente, de maneira a evitar que esse último seja curvado demais ao nível de suas extremidades, elas são equipadas com luvas limitadoras de curvatura, não representadas aqui.

[0063] Em referência às figuras 4 a 7, será descrito um método de conexão de acordo com a invenção. Os elementos equivalentes aos elementos representados nas Figuras 1 a 3, apresentarão a mesma referência atribuída de um sinal linha: “ ‘ ”. Os outros elementos apresentarão uma referência, na sequência de referências já utilizadas.

[0064] Assim, é encontrado de novo na Figura 4, um conduto submarino ascendente 18’ amarrado a uma fundação 25’ ancorada em um fundo marinho 10’, e retido verticalmente por uma boia 22’. Um conduto submarino de fundo 14’ se estende sobre o fundo marinho 10’ e ele se termina por uma extremidade a jusante 32’ situada próximo da dita fundação 25’. No que diz respeito ao conduto submarino ascendente 18’, ele apresenta, próximo da fundação 25’, uma extremidade a montante 30’.

[0065] Por outro lado, acima do fundo marinho 10’, um navio de instalação 54 navega na superfície 12’. Além disso, um dispositivo de conexão deformável 28’, de acordo com a invenção, e que apresenta duas extremidades opostas 56, 58, é suspenso ao navio de instalação 54 por meio de dois cabos de suspensão 60, 62. O dispositivo de conexão deformável 28’ compreende um conduto flexível 48’ equipado com boias 50’. Os dois cabos de suspensão 60, 62 são respectivamente ligados às duas extremidades opostas 56, 58.

[0066] O dispositivo de conexão deformável 28’ é assim descido na direção do fundo marinho 10’, acima das extremidades a montante 30’ e a jusante 32’ respectivamente dos condutos submarinos ascendente 18’ e de fundo 14’, relaxando-se para isso os cabos de suspensão 60, 62. A fim de facilitar essa aproximação, o conduto submarino ascendente 18’ é substancialmente afastado de sua posição vertical arrastando-se para isso lateralmente a boia 22’ por meio de um reboque não representado na superfície 12’.

[0067] Desde que o dispositivo de conexão deformável 28’ está suficientemente próximo das extremidades a montante 30’ e a jusante 32’, de acordo com um modo de execução especialmente vantajoso, suas duas extremidades opostas 56, 58 são respectivamente ligadas às extremidades a montante 30’ e a jusante 32’ por meio de um cabo de tração a jusante 64 e de um cabo de tração a montante 66. O cabo de tração a jusante 64 é introduzido em um guincho a jusante 68 ao nível da extremidade a jusante 32’, enquanto que o cabo a montante 66 é introduzido em um guincho a montante 70 ao nível da extremidade a montante 30’.

[0068] Agora será feito referência às figuras 5 e 6 que detalham o método de conexão. São encontrados de novo em detalhe na figura 5 o conduto submarino de fundo 14’ e o conduto submarino ascendente 18’, que apresentam respectivamente sua extremidade a jusante 32’ e sua extremidade a montante 38’. A extremidade a jusante 32’ é prolongada por uma ponteira a jusante 36’ substancialmente vertical orientada para o lado oposto ao fundo marinho 10’. No que diz respeito à extremidade a montante 38’, ela é recurvada em U de maneira a apresentar uma conexão de ligação 40’ orientada também verticalmente para o lado oposto ao fundo marinho 10’. Nessa figura 5, graças ao guincho a jusante 68, o cabo de tração a jusante 64 foi enrolado e uma das extremidades 56 do dispositivo de conexão deformável 28’ foi arrastada na direção da ponteira a jusante 36’ para em seguida ser introduzida nela. Será observado que o cabo de suspensão correspondente 60 foi relaxado nas mesmas proporções.

[0069] Em seguida, o guincho a montante 70 é acionado para enrolar o cabo de tração a montante 66 e assim arrastar a outra extremidade 58 do dispositivo de conexão deformável 28’ na direção da conexão de ligação 40’ como o ilustra a figura 6. Por consequência, o cabo de suspensão correspondente 62 é relaxado paralelamente. O conduto flexível 48’ do dispositivo de conexão deformável 28’ tende a formar assim uma curva em forma de campânula acima do fundo marinho 10’ entre a extremidade a montante 30’ e a extremidade a jusante 32’.

[0070] A ponteira de conexão automática 52’ e a conexão de ligação 40’ estão próximas uma da outra, mas não são necessariamente orientadas na mesma direção, nem mesmo coaxiais. De maneira que, para corrigir esse inconveniente, e facilitar a conexão ulterior, é fornecida uma massa pesada 72 e ajusta-se a dita massa pesada 72 sobre o dito conduto flexível 48’, a uma distância determinada da ponteira de conexão automática 52’, de maneira a poder arquear o dito conduto flexível 48’ e reorientar a ponteira de conexão automática 52’. O peso da massa pesada 72 é também determinado para poder perfazer essa orientação. Ele pode por exemplo variar entre 100 kg e 1000 kg.

[0071] A massa pesada 72 é por exemplo instalada sobre o conduto flexível 48’ antes de ele ser imerso, ou então diretamente in situ por meio de um robô submarino, não representado.

[0072] Em seguida, graças ao robô submarino, a ponteira de conexão automática 52’ é ligada à conexão de ligação 40’ a fim de assegurar a conexão.

[0073] Na figura 7 são encontrados de novo assim o dispositivo de conexão deformável 28’ e o conduto flexível 48’ conformado em forma de campânula acima do fundo marinho 10’, que liga a extremidade a montante 30’ do conduto submarino ascendente 18’ e a extremidade a jusante 32’ do conduto submarino de fundo 14’.

[0074] De acordo com uma outra variante de realização, ilustrada na figura 8, na qual os elementos equivalentes aos elementos representados na figura 7 apresentam a mesma referência atribuída de um sinal de dupla linha “ ” “, a ponteira a jusante 36” prolonga o conduto submarino de fundo 14” substancialmente paralelamente ao fundo marinho 10”, e não mais verticalmente. O conduto flexível 48” do dispositivo de conexão deformável 28” forma então uma curvatura dupla, com uma primeira parte côncava e uma segunda convexa.

Claims (16)

1. Dispositivo de conexão deformável compreendendo o dispositivo de conexão e um conduto submarino ascendente, destinado a ligar entre si, um conduto submarino de fundo (14) estendido de acordo com uma componente horizontal sobre um fundo marinho (10) para veicular um fluido, e um conduto submarino ascendente (18) que se estende a partir do dito fundo marinho, de acordo com uma componente vertical, na direção de uma superfície marinha (12), para poder levar o dito fluido entre o dito fundo marinho e a dita superfície marinha (12), o dito dispositivo de conexão apresentando duas extremidades opostas, enquanto que o dito conduto submarino de fundo (14) apresenta uma extremidade a jusante (32) e que o dito conduto submarino ascendente (18) apresenta uma extremidade a montante (38), as ditas extremidades opostas sendo destinadas a ser conectadas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante, o dito dispositivo de conexão compreendendo: uma bainha estanque feita de material polimérico e pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno da dita bainha estanque para formar um conduto flexível (48), pelo menos uma boia (50) ligada ao dito conduto flexível (48), de maneira a poder conformar o dito conduto flexível de acordo com uma curva em forma de campânula em relação ao dito fundo marinho (10) entre as ditas extremidades a montante (38) a e a jusante (32); caracterizado pelo fato de que o dito conduto submarino ascendente (18) apresenta órgãos de guia (41) em torno da dita extremidade a montante (38) e converge na direção da extremidade a montante (38), enquanto uma primeira extremidade das ditas extremidades opostas do dito conduto flexível (48) é equipada com um conector (52) destinado a ser apoiado de modo deslizante contra os ditos órgãos de guia últimos para atingir a extremidade a montante e ser guiado na direção da dita extremidade a montante (38) pelos ditos órgãos de guia (41) de modo a alcançar a dita extremidade a montante (38).

2. Dispositivo de conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma pluralidade de boias anulares (50) instaladas de modo gradual em torno do dito conduto flexível (48).

3. Dispositivo de conexão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito conduto submarino ascendente (18) é fornecido com órgãos de guia (41) substancialmente cônicos.

4. Dispositivo de conexão de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita extremidade a montante (38) do dito conduto submarino ascendente (18) compreende uma conexão de ligação na direção entre uma direção horizontal e uma direção vertical distante do dito fundo marinho (10).

5. Dispositivo de conexão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita extremidade a montante (38) do dito conduto submarino ascendente (18) compreende uma conexão de ligação (40) orientada substancialmente horizontalmente.

6. Dispositivo de conexão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita extremidade a montante (38) do dito conduto submarino ascendente (18) compreende uma conexão de ligação orientada substancialmente verticalmente.

7. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a dita primeira extremidade das ditas extremidades opostas do dito conduto flexível (48) compreende um conector (52) que apresenta um cotovelo.

8. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ele compreende ainda luvas limitadoras de curvatura montadas em torno do dito conduto flexível (48) na proximidade das ditas extremidades opostas.

9. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dito conduto flexível (48) apresenta um raio mínimo de curvatura MBR e um comprimento L, e em que o dito comprimento L é compreendido entre 2 π e 5/2 π vezes o dito raio mínimo de curvatura MBR.

10. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um fio de armadura é enrolado em hélice de maneira a formar espiras unidas em torno da dita bainha estanque.

11. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ele compreende ainda uma bainha externa de proteção que se estende em torno do dito pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice.

12. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma conexão de ligação automática (40) destinada a ser montada sobre a dita extremidade a montante (38), e uma ponteira de conexão automática (52) instalada na dita primeira extremidade das ditas extremidades opostas, a dita ponteira de conexão automática (52) sendo destinada a ser introduzida na dita conexão de ligação automática (40).

13. Dispositivo de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a dita extremidade a jusante (32) do dito conduto submarino de fundo (14) apresenta uma ponteira a jusante (36) orientada substancialmente verticalmente.

14. Método de conexão de um conduto submarino de fundo (14) estendido de acordo com uma componente horizontal sobre um fundo marinho (10) para veicular um fluido, e um conduto submarino ascendente (18) que se estende a partir do dito fundo marinho, de acordo com uma componente vertical, na direção de uma superfície marinha (12), para poder levar o dito fluido entre o dito fundo marinho e a dita superfície marinha (12), o dito conduto submarino de fundo (14) apresentando uma extremidade a jusante (32) e o dito conduto submarino ascendente (18) apresentando uma extremidade a montante (38), o método sendo do tipo que compreende as etapas seguintes: 1) fornecer um dispositivo de conexão que apresenta duas extremidades opostas e compreende de um lado, uma bainha estanque feita de material polimérico e pelo menos um fio de armadura enrolado em hélice em torno da dita bainha estanque para formar um conduto flexível (48) e, por outro lado, pelo menos uma boia (50) ligada ao dito conduto flexível (48); 2) conectar as ditas extremidades opostas respectivamente com as ditas extremidades a montante e a jusante; caracterizado pelo fato de que na etapa 1), é fornecido um dispositivo de conexão como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13 e em que na etapa 2) uma das ditas extremidades opostas é conectada com a dita extremidade a jusante (32) do dito conduto submarino de fundo (14), enquanto a outra das ditas extremidades opostas e a dita extremidade a montante (38) são conectadas por meio de um cabo de tração a montante (66) para poder arrastar a dita outra das ditas extremidades opostas na direção da dita extremidade a montante (38), e conectar a dita outra das ditas extremidades opostas a dita extremidade a montante (38) de maneira a poder conformar o dito conduto flexível de acordo com uma curva em forma de campânula em relação ao dito fundo marinho (10) entre as ditas extremidades a montante (38) a e a jusante (32).

15. Método de conexão de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que na etapa 2), o cabo de tração a montante é arrastado por meio de um guincho instalado na dita extremidade a montante (38) para facilitar a conexão.

16. Método de conexão de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que na etapa 2), a dita uma das extremidades opostas está ligada a dita extremidade a jusante (32) por meio de um cabo de tração a jusante de modo a ser capaz de arrastar a dita uma das ditas extremidades opostas na direção da dita extremidade a jusante (32).

Images