BR112017024233B1

BR112017024233B1 - Unidade de produção flutuante, e, método para instalar uma unidade de produção flutuante

Info

Publication number: BR112017024233B1
Application number: BR112017024233-8A
Authority: BR
Inventors: Duncan Peace; Ramon Kunkeler; Engin Balli
Original assignee: Crondall Energy Consultants Ltd
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2023-02-07
Also published as: CA2985948C; GB2538275A; GB201508165D0; WO2016181159A1; EP3322635A1; AU2016261125A1; EP3322635B1; AU2016261125B2; BR112017024233A2; CA2985948A1; GB2538275B; US20180141625A1; US10196114B2

Abstract

UNIDADE DE PRODUÇÃO FLUTUANTE, E, MÉTODO PARA INSTALAR UMA UNIDADE DE PRODUÇÃO FLUTUANTE. A presente descrição refere-se a uma unidade de produção flutuante não tripulada (300) e ao método de instalação de uma unidade de produção flutuante compreendendo uma estrutura de deque (301) para montar equipamento para processamento de hidrocarbonetos e uma estrutura de casco (302) formada a partir de uma primeira seção (303) e uma segunda seção (306), em que a segunda seção (306) é mais larga do que a primeira seção (303). A unidade de produção flutuante (300) de acordo com a presente descrição pode fornecer uma unidade compacta, que tem dimensões o que pode levar a um período natural para fora de uma região de energia da onda significativa, e, como resultado, tem respostas hidrodinâmicas substancialmente reduzida e melhoradas. A unidade de produção flutuante está configurada para ser pequena e leve, e pode ser fabricada, lançada e rebocada para o local de instalação em duas partes, sem o requisito para trabalho pesado ou máquinas de construção, reduzindo assim os custos de fabricação. Além disso, as duas partes da unidade de produção flutuante podem ser unidos no local de instalação utilizando uma flutuabilidade e técnica baseada na lastragem. A unidade de produção flutuante está concebida (...).

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a unidades de produção flutuantes, incluindo equipamentos para processar hidrocarbonetos, que são configuradas para ser normalmente não tripuladas quando em uso.

[002] Modalidades da técnica atual podem proporcionar métodos de instalar a unidade de produção flutuante, em um local ao largo da costa sem a exigência para equipamentos de construção grandes e caros.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] A descrição de “antecedentes” aqui fornecida é para a finalidade de apresentar geralmente o contexto da invenção. O trabalho dos inventores presentemente nomeados, na extensão em que ele é descrito nesta seção de antecedentes, assim como aspectos da descrição que podem não se qualificar de outro modo como técnica anterior na época do depósito, não são nem expressamente nem implicitamente admitidos como técnica anterior contra a presente invenção.

[004] A extração e processamento de hidrocarbonetos, particularmente petróleo bruto e gás natural, é um processo essencial requisitado pela crescente demanda mundial para combustíveis fósseis de várias composições. O suprimento limitado de petróleo e gás natural significa que é necessário empreender exploração contínua a fim de identifica novas reservas de petróleo e gás, que são frequentemente situadas em locais submarinos profundos.

[005] As plataformas de produção de petróleo e gás ao largo da costa são estruturas geralmente muito grandes que possuem a capacidade e equipamentos para produzir petróleo e gás a partir de poços perfurados no fundo do mar, e ou processa ou armazena os mesmos até que eles possam ser levados para a terra. As primeiras plataformas de petróleo foram construídas e operadas pelo final do século 19 e eram capazes de extrair hidrocarbonetos de poços ao largo da costa rasos.

[006] À medida que a tecnologia avançava e a demanda para petróleo e gás natural aumentava, plataformas de petróleo eram operadas em águas cada vez mais profundas, até ponto em que começou a ficar tecnicamente e comercialmente inviável fixar as plataformas no fundo do mar. A primeira unidade de produção flutuante (FPU) foi desenvolvida em 1975 quando o campo Argyll no Mar do Norte no Reino Unido foi desenvolvido usando um equipamento de perfuração semissubmersível convertido, conhecido como Transworld 58. Dois anos mais tarde, em 1977, a primeira FPU baseada em um petroleiro convertido foi instalada no campo Shell Castellon, extraindo hidrocarbonetos de água a mais de 100 m fora da costa da Espanha. O uso de casco de petroleiro permitiu que o petróleo produzido fosse armazenado a bordo e subsequentemente descarregado para um petroleiro comercial separado. Estas unidades de petroleiro convertidas eram batizadas unidades flutuantes de produção, armazenamento e descarregamento, ou FPSOs.

[007] Uma proliferação em exploração e perfuração em águas profundas nos poucos anos recentes resultou em um grande número de novas descobertas, que agora vão requerer soluções de desenvolvimento. Previsões mercadológicas sugerem que existem muitos projetos para petróleo e gás fora da costa nas fases de planejamento e estudo que vão requerer unidades de produção flutuantes por vários anos próximos. Um número significante destas descobertas são campos relativamente pequenos que vão ser economicamente marginais comparados com campos maiores, e reduções de escala e de custo de tecnologias existentes, tais como as FPSOs, não foram capazes de proporcionar uma solução suficientemente efetiva em termos de custo para produzir e explorar estes campos menores. É, portanto, necessário que uma tecnologia inteiramente nova seja desenvolvida.

[008] O problema técnico objetivo solucionado pela presente invenção, então, é o desenvolvimento de uma unidade de produção flutuante compacta, normalmente não tripulada a ser usada para desenvolvimentos ao largo da costa menores onde o uso de uma das tecnologias de unidade de produção flutuante tripulada em maior escala existentes não é efetivo em termos de custo. O processo de instalação da presente invenção, onde seções separadas da unidade de produção flutuante são instaladas no local ao largo da costa, é muitíssimo mais barata e mais simples e a exigência para navios de construção pesada e cara é removida e a eliminação da necessidade para a unidade de produção flutuante ser continuamente tripulada para assegurar custos de operação mais baixos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] De acordo com um exemplo de modalidade da presente invenção é prevista uma unidade de produção flutuante configurada para ser não tripulada durante operações de produção normais, a unidade de produção flutuante compreendendo uma estrutura de convés para montagem de equipamento para processar hidrocarbonetos e uma estrutura de casco. A estrutura de casco compreende uma primeira seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos, dotando a primeira seção com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro. A primeira seção tem uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção. A primeira seção compreende ainda uma porção de montagem de convés, formada em uma parte superior da primeira seção e a que a estrutura de convés pode ser ligada, um eixo central da primeira seção sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés. A estrutura de casco compreende adicionalmente uma segunda seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos, dotando a segunda seção com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção tem uma segunda razão da seção de segundo diâmetro dividida por uma altura da segunda seção, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção. A segunda seção é montada abaixo da primeira seção e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção se alinha com o eixo central da primeira seção, em que a segunda seção é configurada quando em uso para estar totalmente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso. A estrutura de casco prevê um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de vagas da unidade de produção flutuante correspondendo a um período acima de que há é menos do que 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de ondas extremas em um local ao largo da costa da unidade de produção flutuante.

[0010] De acordo com este primeiro aspecto da invenção, uma unidade de produção flutuante configurada para ser não tripulada durante operações de produção de rotina De acordo com a presente técnica ela pode ser feita como uma unidade substancialmente compacta que é capaz de manipular e produzir hidrocarbonetos de maneira mais efetiva em termos de custo com uma menor quantidade de equipamento e estrutura comparado a uma unidade de produção flutuante maior típica. Um efeito vantajoso disto é que isto possibilita custos de produção mais baixos.

[0011] Um problema com unidades de produção flutuantes mais compactas é sua suscetibilidade a movimento induzido por ondas, levando a respostas relativamente grandes a forças de onda quando comparadas com unidades maiores. Porém, uma unidade de produção flutuante de acordo com a presente invenção pode prever uma unidade compacta, que tem dimensões que podem levar a um período natural de vagas fora de uma área de significante energia de ondas, e como resultado, ela tem respostas hidrodinâmicas substancialmente reduzidas e melhoradas.

[0012] De acordo com um outro exemplo de modalidade da presente invenção é previsto um método de instalar uma unidade de produção flutuante, o método compreendendo fabricar, lançar e rebocar uma estrutura de casco fazendo parte da unidade de produção flutuante para um sítio ao largo da costa. A estrutura de casco compreende uma primeira seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos, dotando a primeira seção com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro. A primeira seção tem uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção. A primeira seção compreende ainda uma porção de montagem de convés, formada em uma parte superior da primeira seção, e a que uma estrutura de convés, para montagem de equipamento para processar hidrocarbonetos, pode ser ligada, um eixo central da primeira seção sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés. A estrutura de casco plane adicionalmente uma segunda seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos, dotando a segunda seção com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção tem uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção. A segunda seção é montada abaixo da primeira seção e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção se alinha com o eixo central da primeira seção, em que a segunda seção é configurada quando em uso para ser completamente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso. A estrutura de casco prevê um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de vaga da unidade de produção flutuante correspondendo a um período acima daquele que há menos do que 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de ondas extremas em um local ao largo da costa da unidade de produção flutuante. O método de instalação da unidade de produção flutuante compreende ainda atracar a estrutura de casco no fundo do mar, lastrar a estrutura de casco de maneira tal que a estrutura de casco é pelo menos parcialmente submersa, fabricar, lançar e rebocar a estrutura de convés para o sitio ao largo da costa independentemente da estrutura de casco e de maneira que a estrutura de convés é posicionada diretamente acima da estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa, puxar a estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa para a estrutura de convés flutuante, conectar a estrutura de casco à estrutura de convés para construir a unidade de produção flutuante, e deslastrar a unidade de produção flutuante para um nível de operacional.

[0013] De acordo com este segundo aspecto da invenção, a instalação da unidade de produção flutuante pode ser obtida com menor dificuldade e custo, e permite o uso de equipamento e sistemas de construção menores e mais leves. A FPU pode ser construída em instalações na costa perto do sítio de instalação e rebocada em mais do que uma parte para to sítio ao largo da costa, onde ela pode ser instalada sem precisar de equipamento de levantamento pesado tal como guindastes flutuantes. Uma vantagem de um tal método de instalação não é apenas que ele pode ser realizado de modo barato, mas em partes menos desenvolvidas do mundo sem a infraestrutura complexa requerida para construir o tipo maior de sistemas flutuantes. Ultimamente, isto permite a exploração e produção de campos de petróleo ao largo da costa que sem o uso da presente invenção não iriam ser economicamente viáveis.

[0014] Vários outros aspectos e características da presente técnica são definidos nas reivindicações anexas, que incluem uma unidade de produção flutuante e um método de instalar a unidade de produção flutuante.

[0015] Os parágrafos acima foram fornecidos a título de introdução geral, e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações que seguem. As modalidades descritas, junto com outras vantagens, serão melhor entendidas por referência à seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] Uma apreciação mais completa da invenção e muitas de suas vantagens resultantes vai ser prontamente obtida à medida que a mesma se torna melhor entendida por referência à seguinte descrição detalhada quando considerada em associação com os desenhos anexos em que números de referência idênticos designam partes idênticas ou correspondentes por todas as diversas vistas, e em que: a figura 1 fornece uma vista ampla das tecnologias de produção flutuantes existentes; a figura 2 exibe as características de resposta a vagas para diferentes tecnologias de produção flutuantes; a figura 3 fornece um diagrama em corte transversal de uma unidade de produção flutuante de acordo com a presente invenção; a figura 4 fornece um diagrama tridimensional de uma unidade de produção flutuante de acordo com a presente invenção; a figura 5a ilustra um método de rebocar uma estrutura de casco de uma unidade de produção flutuante para um local ao largo da costa de acordo com a presente técnica; a figura 5b ilustra um método de prender uma estrutura de casco de uma unidade de produção flutuante no fundo do mar em um local ao largo da costa de acordo com a presente técnica; a figura 5c ilustra um método de instalar um ou mais tubos elevadores de produção e umbilicais para conectar uma unidade de produção flutuante a um ou mais poços submarinos de acordo com a presente técnica; a figura 5d ilustra um método de lastrar uma estrutura de casco de uma unidade de produção flutuante em um nível pelo menos parcialmente submerso de acordo com a presente técnica; a figura 5e ilustra um método de rebocar uma estrutura de convés de uma unidade de produção flutuante para um local ao largo da costa de acordo com a presente técnica; a figura 5f ilustra um método de puxar uma estrutura de casco de uma unidade de produção flutuante para uma estrutura de convés da unidade de produção flutuante de acordo com a presente técnica; a figura 5g ilustra um método de prender uma estrutura de casco de uma unidade de produção flutuante a uma estrutura de convés da unidade de produção flutuante de acordo com a presente técnica; a figura 5h ilustra um método de deslastrar uma unidade de produção flutuante em um nível operacional de acordo com a presente técnica; a figura 6 fornece um diagrama em corte transversal de uma unidade de produção flutuante de acordo com modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE EXEMPLOS DE MODALIDADES

[0017] Aqui abaixo modalidades preferidas da presente técnica vão ser descritas em detalhe com referência aos desenhos anexos. Note-se que, neste relatório descritivo e nos desenhos anexos, elementos estruturais que tenham substancialmente a mesma função e estrutura são denotados com os mesmos números de referência, e uma explicação repetida destes elementos estruturais é omitida.

[0018] Unidades de produção flutuantes estão em uso em todas as principais regiões de produção de hidrocarbonetos ao largo da costa em todo o mundo. Elas fornecem soluções para desenvolvimento de campo, que podem ser usadas em profundidades de água de desde 30 metros até 3000 metros, e em uma gama de diferentes condições meteorológicas e oceanográficas. FPUs estão em operação em todos os ambientes desde as benignas regiões equatoriais da África Ocidental, até as latitudes setentrionais mais duras do Mar do Norte e do Canadá Atlântico. Como as atividades de exploração se movem águas cada vez mais profundas e hostis, a FPU vai continuar a oferece às companhias petrolíferas uma solução robusta para o desenvolvimento de recursos de petróleo e gás ao largo da costa.

[0019] Há três elementos chave do projeto básico de FPU. O primeiro destes é o modo pelo qual a massa é distribuída e a flutuabilidade é arranjada para suportar o convés que carrega o equipamento de produção. A distribuição de massa e a configuração de elementos de flutuabilidade têm um grande impacto sobre a estabilidade da unidade e o modo pelo qual o movimento da embarcação varia em resposta às ondas. O segundo elemento é o modo pelo qual a embarcação é retida em posição, em termos de sua atracação e conservação de posição. Em terceiro lugar, é importante considerar o modo pelo qual a estrutura deve ser montada tanto no sítio de construção quanto então no local do campo ao largo da costa.

[0020] Há numerosas tecnologias FPU diferentes, que variam em termos dos elementos chave descritos acima. A figura 1 apresenta uma visão global de algumas destas tecnologias, assim como uma plataforma convencional fixa.

[0021] Uma plataforma fixa 103 é construída sobre pernas sólidas 105 constituídas de materiais tais como concreto ou aço que são ancoradas diretamente no fundo do mar 101, fixando a plataforma 103 seguramente no lugar. As plataformas compreendem uma estrutura de convés 104 que fica acima do nível do mar 102 e repousa no topo das pernas 105. Uma estrutura de convés 104 aloja equipamento para perfuração e processamento de hidrocarbonetos, assim como instalações de acomodação para os trabalhadores. Uma tal plataforma 103 é estruturalmente perfeita e ideal para o desenvolvimento de campos localizados em partes relativamente rasas do mar 106, mas não economicamente ou tecnicamente viáveis para campos localizados profundamente abaixo da superfície da água 111. É em tais cases onde as FPUs são consideradas ser uma melhor opção técnica e econômica.

[0022] Um tal tipo de FPU é uma plataforma semissubmersível 107. Os semissubmersíveis 107 consistem de uma estrutura de convés 108 para alojar o equipamento necessário para perfuração e processamento de hidrocarbonetos, e para alojar acomodações de tripulação, que é conectada por colunas estruturais a uma série de pontões lastrados estanques a água 109. Estes pontões 109 são submersos a um calado profundo, ditado o semissubmersível 107 com flutuabilidade, e são ancorados no fundo do mar 101 usando amarras 110 formadas tipicamente por uma combinação de corrente, arames ou corda de poliéster usualmente referido como um sistema de amarração em catenária.

[0023] Uma plataforma para alto mar 112 é uma outra tecnologia FPU comumente usada. Uma estrutura de convés 113 usada para alojar a tripulação e o equipamento de perfuração e processamento de hidrocarboneto se assenta no topo de uma longa estrutura de casco cilíndrica 114, para conferir flutuabilidade à plataforma 112 que é mais pesadamente carregada com um material de lastragem no fundo para proporcionar lastro para a plataforma 112 e abaixar o centro de gravidade vertical global. Mais uma vez isto é amarrado no lugar no fundo do mar 101 usando um sistema de amarração em catenária com uma combinação de corrente, arame ou corda de poliéster 115.

[0024] Plataformas de perna de tração 116 são amarradas por grupos de liames em cada um dos cantos da estrutura 118, que são referidos como as pernas de tração. Estas são estruturas bastante inelásticas que eliminam quase completamente movimento vertical, o que por sua vez permite um projeto de tubo ascendente de produção rígido mais simples. Uma estrutura de convés 117 se assenta no topo da plataforma, e aloja todo equipamento necessário para produção de petróleo e gás natural.

[0025] As unidades flutuantes de produção, armazenamento e descarregamento 119, ou FPSOs, são embarcações 120 que geralmente flutuam perto da superfície da água. Estas podem ser petroleiros convertidos ou embarcações especificamente projetadas, e podem ser amarradas 121 ao fundo do mar enquanto elas desenvolvem campos de petróleo ou gás natural.

[0026] A figura 2 ilustra a resposta a vagas a vagas- a quantidade de movimento vertical em resposta a ondas - para cada uma destas tecnologias FPU lançadas contra energia de onda. Também lançada no gráfico é a energia do mar 201. A resposta a vaga das plataformas de perna de tração 202 é mostrada como estando geralmente abaixo de 5 segundos. Com descrito acima, são as pernas de tração inelásticas que asseguram que o período natural de vagas de plataformas de perna de tração fica abaixo da área de energia de onda significante. A resposta a vagas de plataformas semissubmersíveis 206 fica substancialmente acima da área de energia de onda significante, com uma resposta a vagas geralmente acima de 20 segundos.

[0027] A resposta a vagas de FPSOs 204, 205 fica dentro da área de energia de onda significante, mostrando que FPSOs são suscetíveis a movimento vertical significante em estados mais altos do mar. As plataformas para alto mar têm uma resposta a vagas 203 similar àquela de semissubmersíveis.

[0028] De acordo com uma disposição da presente invenção, é prevista uma unidade de produção flutuante configurada para ser não tripulada durante operações de produção normais e um método de instalar a unidade de produção flutuante. A unidade de produção flutuante é configurada para ser relativamente compacta e capaz de ser construída em instalações na costa sem a necessidade de pesados guindastes de levantamento e outras instalações caras. A unidade de produção flutuante é ainda configurada para ser instalada no sítio ao largo da costa usando uma técnica de exploração, lastragem e flutuabilidade sem a necessidade de pesados guindastes de levantamento flutuantes.

[0029] O projeto de uma FPU envolve uma interação complexa entre uma série de parâmetros de projeto interdependentes incluindo seleção e leiaute de equipamento, considerações de espaço e peso, segurança, hidrodinâmica estabilidade e engenharia estrutural, resultando em considerável incerteza do sistema para atingir os objetivos de projeto requisitados sem comprometer ouros parâmetros de projeto countrabalaçantes. Modalidades da presente invenção solucionam uma série de áreas chave de incerteza.

[0030] A primeira área chave de incerteza solucionada pela presente invenção é na obtenção de um balanço entre respostas hidrodinâmicas - particularmente a vagas, enquanto ao mesmo tempo se obtém suficiente estabilidade para carregar os necessários de produção e acessórios. Isto requisitou uma abordagem particularmente nova da distribuição da flutuabilidade e centro de gravidade para a estrutura e um uso inovativo lastro e geometria de casco que pode ser usado para mobilizar um amortecimento adicional para atenuar movimentos da embarcação.

[0031] A segunda área chave de incerteza solucionada pela presente invenção é projetar a estrutura em duas partes de maneira tal que a estrutura de casco poderia ser rebocada para o sítio e pré-instalada, junto com amarras da unidade, tubos ascendentes e cabos umbilicais, e a estrutura de convés pode ser rebocada para o sítio e conectada à parte de casco usando operações de lastragem e flutuabilidade apenas, sem a exigência para pesadas embarcações de levantamento. As estruturas tanto de casco quanto de convés podem ser carregadas com guindastes de cais, ou por deslizamento/levantamento de navio, e flutuar até um calado de menos do que 5 metros; isto evitar ficar restrito a um número limitado de sítios de construção e abre a possibilidade de construção em instalações de fabricação no país em países menos industrializados a fim de aumentar o conteúdo local.

[0032] A terceira área chave de incerteza solucionada pela presente invenção é efetivamente integrar e combinar certas tecnologias de processo compactas, tais como aquelas tecnologias projetadas para processamento submarino e/ou em furo de sondagem para uso em produção na unidade. Tais tecnologias, embora potencialmente mais caras em um nível de equipamento, oferecem o benefício de baixo peso, pequeno tamanho, baixa manutenção, e operação remota, todos os quais permitem o desenvolvimento de uma pequena e leve instalação de superfície apropriada para operações normalmente não tripuladas.

[0033] Modalidades da presente invenção soluciona pelo menos quatro objetivos. O primeiro destes é intensificação de processo, e foca em integrar tecnologias de processo compactas para fornecer rendimento de produção mais elevado com equipamento de processo e acessórios menores e mais leves.

[0034] O segundo objetivo é aquele de desenvolver uma estrutura de instalação flutuante compacta. Quanto menor a estrutura, mais baixo o custo, mas diversos fatores devem ser levados em conta para assim proceder. Suportar e prever uma plataforma estável para o equipamento de processo é um deste, como é ser capaz de resistir a cargas meteorológicas e oceanográficas específicas do sítio para áreas tais como o Mar do Norte. Além disso, é necessário que seja disposta uma estrutura que promova movimentos e acelerações aceitáveis, em termos de desempenho de processo, desempenho de tubo ascendente, cargas de amarração e fatores humanos.

[0035] O terceiro objetivo é a fácil instalação. Foi desenvolvida uma estrutura que pode ser tanto construída quanto e instalada efetivamente em termos de custo sem o uso de embarcações de construção caras tais como guindastes de levantamento pesados, e que pode ser construída em instalações na costa perto do sítio de instalação.

[0036] O objetivo final é aquele de operações a baixo custo. O uso de tecnologias de controle remoto, usadas em instalações fixas normalmente não tripuladas, e alta confiabilidade, processo e acessórios de baixa manutenção, permite períodos prolongados de operações normalmente não tripuladas. Modalidades da presente invenção podem prever unidades de produção flutuantes que são projetadas e configuradas de tal modo que elas são não tripuladas durante operações de produção de rotina, assim fornecendo baixos custos de operação. O acesso e a saída de equipes de manutenção podem ser por helicópteros em ambientes hostis. Alternativamente, o acesso e a saída de equipes de manutenção podem ser por barcos em águas benignas.

[0037] Um exemplo de cenário de operação para o uso da presente invenção pode ser para um campo contendo principalmente petróleo com quantidades mínimas de gás natural, e, portanto, possuindo uma baixa razão de gás para petróleo (GOR), e usado em conjunto com uma unidade flutuante de armazenamento e descarregamento. Petróleo e gás são separados da água produzida, que é processada para atender a quantidade requerida de óleo em água (tipicamente menos do que 30 ppm) e rejeitada no mar. O petróleo é bombeado para uma unidade flutuante de armazenamento e descarregamento (FSO) próxima, usualmente um petroleiro convertido, para armazenamento e subsequente descarregamento por um outro petroleiro. Gás associado proveniente dos fluidos em corrente do poço é separado do petróleo, e usado como combustível para geração de energia, com qualquer gás em excesso sendo queimado. Potência pode ser usada para acionar bombas de injeção de água e/ou bombas de levantamento artificiais, que podem ser bombas elétricas submersíveis no fundo do poço ESPs, ou bombas reforçadoras de linha de lama.

[0038] Um exemplo adicional de cenário de operação para o uso da presente invenção pode ser para um campo contendo principalmente gás com uma quantidade mínima de líquidos, com a unidade de produção flutuante conectada a uma tubulação de exportação de gás. Neste cenário os fluidos de corrente do poço são predominantemente gás com o mínimo de líquidos de hidrocarbonetos que podem ser, por exemplo, quantidades mínimas de condensado. O gás é desidratado e comprimido para exportação pela tubulação, e gás e condensado são usados como um combustível rico em gás com um consumo máximo de condensado para geração de energia. Esta energia gerada consumo é então usada, por exemplo, para operar a compressão do gás. Qualquer água produzida é processada para atender a quantidade requerida de óleo em água (tipicamente menos do que 30 ppm) e rejeitada no mar. Para níveis mais altos de produção de condensado, uma FSO pode ser requerida ou justificada.

[0039] Um outro exemplo de cenário de operação para o uso da presente invenção pode ser para um campo contendo petróleo com uma porcentagem significante de gás, tendo uma GOR de média para alta e usado em conjunto com uma FSO e ligado a uma tubulação de exportação de gás. Este cenário combina as instalações usadas nos primeiro e segundo cenários acima descritos, e consequentemente requer mais equipamento de processamento e espaço do que qualquer um. É, portanto, uma um pouco maior do que aquela requerida para qualquer um dos cenários acima descritos.

[0040] Em qualquer um dos cenários acima descrito, a FSO pode ser substituída por uma FPSO adjacente ou outra instalação hospedeira, que tem a capacidade de receber e/ou armazenar fluidos processados ou parcialmente processados.

[0041] Ainda outro exemplo de cenário de operação para o uso da presente invenção pode ser para um campo com equipamento de processamento submarino que requer potência e controle, que pode ser fornecido a partir da unidade, que pode estar localizado no campo na vizinhança geral dos e os poços submarinos e instalações de processamento.

[0042] A figura 3 ilustra uma unidade de produção flutuante 300 de acordo com um arranjo da presente invenção. A unidade de produção flutuante 300 é configurada para ser normalmente não tripulada quando em uso, e compreende uma estrutura de convés 301 para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos e uma estrutura de casco 302. A estrutura de casco 302 compreende uma primeira seção 303 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 304, dotando a primeira seção 303 com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro 311. A primeira seção 303 tem uma primeira razão do primeiro diâmetro 311 dividido por uma altura 315 da primeira seção 303. A primeira seção 303 compreende ainda uma porção de montagem de convés 305, formada em uma parte superior da primeira seção 303, e a que a estrutura de convés 301 pode ser ligada, um eixo central da primeira seção 303 sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés 301. A estrutura de casco 302 adicionalmente compreende uma segunda seção 306 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 307, dotando a segunda seção 306 com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro 312, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,.1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção 306 tem uma segunda razão do segundo diâmetro 312 dividido por uma altura 316 da segunda seção 306, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção. A segunda seção 306 é montada abaixo da primeira seção 304 e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção 306 se alinha com o eixo central da primeira seção 304, em que a segunda seção 306 é configurada quando em uso para ficar completamente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento 317 operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso. A estrutura de casco 302 prevê um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante 300 flutue quando em uso, para produzir um período natural de vagas da unidade de produção flutuante 300 esteja fora de uma área de significante energia de onda.

[0043] As dimensões relativas e volumes imersos da primeira seção 303 e da segunda seção 306 da estrutura de casco 302 são configurados de maneira tal que o período natural de vagas da unidade 300 corresponde a um período acima do que há menos do que 15% da energia espectral de onda total no ambiente de ondas extremas (i.e. acima da área de significante energia de onda) no local instalado desejado, criando assim movimentos da embarcação que são toleráveis a despeito do tamanho compacto da unidade.

[0044] A seção transversal da primeira seção 303 pode ser de formato circular, oval ou poligonal. A seção transversal da segunda seção pode também ser de formato circular, oval ou poligonal.

[0045] Modalidades da presente invenção podem dotar a segunda seção 306 com uma seção de topo inclinada 314.

[0046] A segunda seção 306 pode adicionalmente incluir uma saia de ar 308, para estabelecer um recesso em uma parte inferior da segunda seção 306. Isto pode ser usado ajustando a flutuabilidade da estrutura de casco 302 da unidade de produção flutuante 300 durante flutuação e instalação. O recesso tem lados retos paralelos 310 substancialmente paralelos aos lados 307 da segunda seção 306. Estes lados retos paralelos 310 dotam o recesso com uma seção transversal uniforme, com um terceiro diâmetro 313 e o segundo diâmetro sendo maior do que o terceiro diâmetro.

[0047] A unidade de produção flutuante 300 compreende ainda um tubo de acesso central 309, que pode se estender como mostrado na figura 3 ou pode terminar em um nível mais alto. O tubo de acesso central proporciona um conduto para tubos ascendentes e umbilicais conectando as instalações de processamento sobre a estrutura de convés 301 a um ou mais poços submarinos. O tubo de acesso central 309 por sua vez compreende uma pluralidade de tubos em I, que são usados para envolver e proteger tubos ascendentes e umbilicais de produção contra dando a partir da força das ondas.

[0048] O lastro que pode ser armazenado na pluralidade de células de armazenamento quando a unidade de produção flutuante está em uso é configurado para abaixar o centro de gravidade da unidade de produção flutuante que, quando combinado com a geometria da unidade de produção flutuante, permite que a produção flutuante seja tanto estável quanto hidrodinamicamente eficiente. O lastro pode compreender água salgada e/ou lastro bombeável de alta densidade com uma densidade relativa de 2 ou mais. Embora na figura 3 existam, seis células de armazenamento 317 que estão contidas no fundo da segunda seção 306 da estrutura de casco 302, modalidades da presente invenção podem prever unidades de produção flutuantes com mais ou menos do que seis células de armazenamento 317 e as células de armazenamento 317 podem ser previstas em um local diferente dentro da estrutura de casco 302.

[0049] O equipamento para processamento de hidrocarbonetos que pode ser montado sobre a estrutura de convés 301 pode compreender equipamento que é especificado e configurado para operações não tripuladas. A unidade de produção flutuante é configurada para ser não tripulada durante operações de produção de rotina, mas pode ser tripulada para atividades menos frequentes tais como manutenção, reparo ou instalação.

[0050] A unidade de produção flutuante 300 pode compreender um sistema de amarração para conservar a unidade no local desejado, amarrando a estrutura de casco 501 no fundo do mar. Isto pode ser feito por um sistema de amarração esticado ou semi-esticado 510 compreendendo uma seção de solo em corrente, uma seção mediana de corda sintética e uma seção superior de corrente. Alternativamente, a seção no solo e/ou a seção superior podem compreender arame.

[0051] A unidade de produção flutuante 300 pode compreender ainda bombas e um ou mais tubos ascendentes para bombear hidrocarbonetos processados para uma unidade flutuante remota de armazenamento e descarregamento.

[0052] A figura 4 ilustra uma unidade de produção flutuante 400 de acordo com um arranjo da presente invenção. A unidade de produção flutuante 400 compreende uma estrutura de convés 401 para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos, e uma estrutura de casco 402. A estrutura de casco 402 compreende uma primeira seção 403 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 404, dotando a primeira seção 403 com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro. A primeira seção 403 tem uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção 403. A primeira seção 403 compreende ainda uma porção de montagem de convés 405, formada em uma parte superior da primeira seção 403, e a que a estrutura de convés 401 pode ser ligada, um eixo central da primeira seção 403 sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés 401. A estrutura de casco 402 adicionalmente compreende uma segunda seção 406 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 407, dotando a segunda seção 406 com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção 406 tem uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção 406, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção. A segunda seção 406 é montada abaixo da primeira seção 403 e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção 406 se alinha com o eixo central da primeira seção 403, em que a segunda seção 406 é configurada quando em uso para ficar completamente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso.

[0053] A seção transversal da primeira seção 403 pode ser de formato circular, oval ou poligonal. A seção transversal da segunda seção 406 pode também ser de formato circular, oval ou poligonal.

[0054] As figuras 5a até 5h demonstram um método 500 de instalar uma unidade de produção flutuante, de acordo com a presente técnica. O método 500 compreende, como mostrado na figura 5a, fabricar, lançar e rebocar uma estrutura de casco 501 fazendo parte da unidade de produção flutuante para um sítio ao largo da costa. O rebocamento pode ser realizado usando um ou mais rebocadores ou manipuladores de âncora 502, 503. O lançamento e o rebocamento da estrutura de casco 501 pode compreender ainda usar uma flutuabilidade por colchão de ar subdividido. A estrutura de casco 501 compreende uma primeira seção 504 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 505, dotando a primeira seção 504 com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro. A primeira seção 504 tem uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção 504. A primeira seção 504 compreende ainda uma porção de montagem de convés 506, formada em uma parte superior da primeira seção 504, e a que uma estrutura de convés 507, para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos, pode ser ligada, um eixo central da primeira seção 504 sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés 507. A estrutura de casco 501 adicionalmente compreende uma segunda seção 508 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 509, dotando a segunda seção 508 com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção 508 tem uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção 508 a altura da segunda seção sendo configurado para ficar entre 0,2e 1.6 vezes que de a altura da primeira seção. A segunda seção 508 é montada abaixo da primeira seção 504 e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção 508 se alinha com o eixo central da primeira seção 504, em que a segunda seção 508 é configurada quando em uso para ficar completamente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso a fim de abaixar o centro de gravidade global da unidade e maximizar a quantidade de equipamento de instalação de superfícies que podem ser instalados sobre a unidade de produção flutuante compacta, enquanto ainda permanecendo estável. O lastro pode está na forma de água salgada e/ou lastro bombeável de alta densidade, que pode ter uma densidade relativa de 2 ou mais. A combinação da geometria da estrutura de casco e da distribuição desta água salgada e/ou lastro bombeável de alta densidade permite que uma unidade de produção flutuante hidrodinamicamente eficiente, mas inerentemente instável seja tornada estável, durante tanto a instalação quanto em operação.

[0055] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5b, amarrar a estrutura de casco 501 no fundo do mar. Isto pode ser feito por um sistema de amarração esticado ou semi-esticado 510 compreendendo uma seção de solo em corrente, uma seção mediana de corda sintética e uma seção superior de corrente. Alternativamente, a seção no solo e/ou a seção superior podem compreender arame. Alternativamente, isto pode ser feito por um sistema de amarração diferente, tal como um sistema de amarração em catenária.

[0056] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5c, instalar uma pluralidade de tubos ascendentes e cabos umbilicais flexíveis de produção em linha de fluxo 511 para conectar a unidade de produção flutuante a um ou mais poços submarinos. Alternativamente, outras tecnologias de tubo ascendente podem ser usadas.

[0057] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5d, lastrar a estrutura de casco 501 de maneira tal que a estrutura de casco 501 fica pelo menos parcialmente submersa. A estrutura de casco 501 pode ficar completamente submersa. Isto pode ser conseguido através do uso de água salgada e/ou lastro bombeável de alta densidade, que pode ter uma densidade relativa de 2 ou mais, para abaixar o centro de gravidade da unidade tanto durante a instalação quanto em operação. O lastro pode ser armazenado dentro de uma pluralidade de tanques ou células de armazenamento localizadas dentro da estrutura de casco.

[0058] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5e, fabricar, lançar e rebocar a estrutura de convés 507 para o sítio ao largo da costa independentemente da estrutura de casco 501 e de maneira tal que a estrutura de convés 507 é posicionada diretamente acima da estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa 501.

[0059] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5f, puxar a estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa 501 para a estrutura de convés flutuante 507. Isto pode ser conseguido usando um ou mais guinchos 512.

[0060] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5g, conectar a estrutura de casco 501 à estrutura de convés 507 para construir a unidade de produção flutuante.

[0061] O método de instalação 500 da unidade de produção flutuante compreende ainda, como demonstrado na figura 5h, deslastrar a unidade de produção flutuante para um nível operacional.

[0062] Exemplos de modalidades da presente invenção são configurados para satisfazer os seguintes parâmetros:

[0063] Com respeito às figuras 3 a 5, um volume imerso da segunda seção é configurado para ficar entre 0,2 e 3m5 vezes o volume imerso da primeira seção.

[0064] Com respeito às figuras 3 a 5, a primeira razão é configurada para ficar entre 0,2 e 2,5.

[0065] Com respeito às figuras 3 a 5, a segunda razão é configurada para ficar entre 1,0 e 8,0.

[0066] Com respeito às figuras 3 a 5, a unidade de produção flutuante e as estruturas de casco e convés são configuradas para ter um calado de não mais do que 5 metros quando carregadas e em trânsito para o campo.

[0067] Com respeito às figuras 2 a 5, uma resposta a vagas da unidade de produção flutuante é configurada para ficar acima de 15 segundos quando em uso.

[0068] A vaga de frequência de onda, deslocamentos de rolagem, e arfagem e acelerações são configuradas para serem benéficas ao desempenho da unidade de produção em termos de desempenho do equipamento de produção, desempenho de amarração e tubo ascendente e em termos de cargas reduzidas de frequência de onda, desempenho de operações com helicópteros e barcos e de fatores humanos.

[0069] A figura 6 ilustra uma unidade de produção flutuante 600 de acordo com um arranjo da presente invenção. A unidade de produção flutuante 600 é configurada para ser normalmente não tripulada quando em uso, e compreende uma estrutura de convés 601 para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos, e uma estrutura de casco 602. A estrutura de casco 602 compreende uma primeira seção 603 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 604, dotando a primeira seção 603 com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro. A primeira seção 603 tem uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção 603. A primeira seção 603 compreende ainda uma porção de montagem de convés, formada em uma parte superior da primeira seção 603, e a que a estrutura de convés 601 pode ser ligada, um eixo central da primeira seção 603 sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés 601. A estrutura de casco 602 adicionalmente compreende uma segunda seção 606 formada como uma estrutura tipo cilíndrica, que por sua vez compreende lados retos paralelos 607, dotando a segunda seção 606 com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro. A segunda seção 606 tem uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção 606, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção. A segunda seção 606 é montada abaixo da primeira seção 604 e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção 606 se alinha com o eixo central da primeira seção 604, em que a segunda seção 606 é configurada quando em uso para ficar completamente imersa. A estrutura de casco compreende ainda uma pluralidade de células de armazenamento 617 operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso.

[0070] Embora na figura 6 haja seis células ou regiões de armazenamento 617 que estão contidas na segunda seção 606 da estrutura de casco 602 e o fundo da primeira seção 603 da estrutura de casco 602, modalidades da presente invenção podem prever unidades de produção flutuantes com mais ou menos do que seis células de armazenamento 617, e as células de armazenamento 617 podem ser previstas em diferentes ou vários locais dentro da estrutura de casco 602.

[0071] A segunda seção 606 pode adicionalmente incluir uma saia de ar 608, para prever um recesso em uma pare inferior da segunda seção 606. Isto pode ser usado ajustando a flutuabilidade da estrutura de casco 602 da unidade de produção flutuante 600 durante flutuação e instalação. O recesso tem lados retos paralelos substancialmente paralelos aos lados 607 da segunda seção 606. Estes lados retos paralelos dotam o recesso com uma seção transversal uniforme, com um terceiro diâmetro, e o segundo diâmetro sendo maior do que o terceiro diâmetro.

[0072] A unidade de produção flutuante 600 compreende ainda um tubo de acesso central 609, que pode se estender como mostrado na figura 6 ou pode terminar em um nível mais alto ou mais baixo. O tubo de acesso central proporciona um conduto para tubos ascendentes e umbilicais conectando as instalações de processamento sobre a estrutura de convés 601 a um ou mais poços submarinos. O tubo de acesso central 609 por sua vez compreende uma pluralidade de tubos em I, que são usados para encerrar e proteger tubos ascendentes e umbilicais de produção contra danos a partir da força das ondas.

[0073] A unidade de produção flutuante 600 é configurada para rebicada para um local ao largo da costa por um ou mais rebocadores ou manipuladores de âncora usando um suporte de rebocamento 619 posicionado sobre um lado da estrutura de casco 602 e, quando em uso, ter um calado operacional 622 em que apenas a estrutura de convés 601 e o topo da primeira seção 603 da estrutura de casco 602 estão acima da superfície da água. A unidade de produção flutuante 600 também compreende uma sala de bombas 618 para alojar compreender bombas e um ou mais tubos ascendentes para bombear hidrocarbonetos processados para uma unidade flutuante remota de armazenamento e descarregamento. A unidade de produção flutuante 600 pode compreender ainda um ou mais vazios 620 e um ou mais troncos de escapamento de emergência 621 para permitir que engenheiros ou técnicos a bordo da unidade de produção flutuante 600 para operações não de rotina tais como manutenção, reparo ou instalação para evacuar com segurança e rapidamente a unidade de produção flutuante 600 durante emergências.

[0074] Vários outros aspectos e características da presente técnica são definidos nas reivindicações anexas. Várias modificações podem ser feitas nas modalidades aqui acima descritas dentro do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, embora tubos ascendentes flexíveis de produção em linha de fluxo foram apresentados como um apêndice exemplificativo, vai ser apreciado que outras tecnologias de tubo ascendente podem ser usadas em conjunto com a unidade de produção flutuante reivindicada.

[0075] Os seguintes parágrafos numerados proporcionam mais exemplos de aspectos e características da presente técnica: Parágrafo 1. Uma unidade de produção flutuante compreendendo: uma estrutura de convés para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos; e uma estrutura de casco compreendendo: uma primeira seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica compreendendo lados retos paralelos dotando a primeira seção com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro, a primeira seção tendo uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção, e uma porção de montagem de convés formada em uma parte superior da primeira seção a que a estrutura de convés pode ser ligada, um eixo central da primeira seção sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés; uma segunda seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica compreendendo lados retos paralelos dotando a segunda seção com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro, a segunda seção tendo uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção, a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção, a segunda seção sendo montada abaixo da primeira seção e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção se alinha com o eixo central da primeira seção, em que a segunda seção é configurada quando em uso para ficar completamente imersa; e uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso, a estrutura de casco prevendo um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de vagas da unidade de produção flutuante correspondendo a um período acima de que há menos do que 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de ondas extremas em um local ao largo da costa da unidade de produção flutuante.

[0076] Parágrafo 2. Uma unidade de produção flutuante de acordo com o parágrafo 1, em que um volume imerso da segunda seção é configurado para ficar entre 0,2e 3,5 vezes o volume imerso da primeira seção.

[0077] Parágrafo 3. Uma unidade de produção flutuante de acordo com o parágrafo 1, em que a primeira razão é configurada para ficar entre 0,2e 2.5.

[0078] Parágrafo 4. Uma unidade de produção flutuante de acordo com o parágrafo 1 ou 2, em que a segunda razão é configurada para ficar entre 1.0 e 8.0.

[0079] Parágrafo 5. Uma unidade de produção flutuante de acordo com o parágrafo 1, 2 ou 3, em que o lastro pode compreender água salgada e/ou lastro bombeável de alta densidade com uma densidade relativa de 2 ou mais.

[0080] Parágrafo 6. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 5, em que a unidade de produção flutuante compreende ainda um tubo de acesso central dotando um conduto para tubos ascendentes e umbilicais entre o equipamento de produção sobre a estrutura de convés e um ou mais poços submarinos.

[0081] Parágrafo 7. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 6, em que o tubo de acesso central compreende uma pluralidade de tubos em I.

[0082] Parágrafo 8. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 7, em que a segunda seção inclui uma saia de ar para prever um recesso em uma parte inferior da segunda seção para ajustar a flutuabilidade da unidade de produção flutuante, o recesso tendo lados retos paralelos substancialmente paralelos aos lados da segunda seção e dotando o recesso com uma seção transversal uniforme com um terceiro diâmetro, o segundo diâmetro sendo maior do que o terceiro diâmetro.

[0083] Parágrafo 9. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 8, compreendendo ainda bombas e/ou compressores e um ou mais tubos ascendentes para exportar hidrocarbonetos processados.

[0084] Parágrafo 10. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 9, em que um calado da estrutura de casco e a estrutura de convés da unidade de produção flutuante é configurada para estar a não mais do que 5 metros no lançamento nos seus sítios de construção.

[0085] Parágrafo 11. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 10, em que uma resposta a vagas da unidade de produção flutuante é configurada para ser acima de 15 segundos quando em uso.

[0086] Parágrafo 12. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 11, em que a seção transversal da primeira seção e/ou a seção transversal da segunda seção é substancialmente circular.

[0087] Parágrafo 13. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 12, em que a seção transversal da primeira seção e/ou a seção transversal da segunda seção é substancialmente oval.

[0088] Parágrafo 14. Uma unidade de produção flutuante de acordo com qualquer um dos parágrafos 1 a 13, em que a seção transversal da primeira seção e/ou a seção transversal da segunda seção é substancialmente poligonal.

[0089] Parágrafo 15. Um método de instalar uma unidade de produção flutuante, o método compreendendo: fabricar, lançar e rebocar uma estrutura de casco fazendo parte da unidade de produção flutuante para um sítio ao largo da costa, a estrutura de casco compreendendo: uma primeira seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica compreendendo lados retos paralelos dotando a primeira seção com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro, a primeira seção tendo uma primeira razão do primeiro diâmetro dividido por uma altura da primeira seção, e uma porção de montagem de convés formada em um parte superior da primeira seção a que uma estrutura de convés para montagem de equipamento para processamento de hidrocarbonetos pode ser ligada, um eixo central da primeira seção sendo substancialmente perpendicular a um plano horizontal da estrutura de convés; uma segunda seção formada como uma estrutura tipo cilíndrica compreendendo lados retos paralelos dotando a segunda seção com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro sendo configurado para ficar entre 1,1 e 2,5 vezes o primeiro diâmetro, a segunda seção tendo uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura da segunda seção a altura da segunda seção sendo configurada para ficar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção, a segunda seção sendo montada abaixo da primeira seção e arranjada de maneira tal que um eixo central da segunda seção se alinha com o eixo central da primeira seção, em que a segunda seção é configurada quando em uso para ficar completamente imersa; e uma pluralidade de células de armazenamento operáveis para armazenar lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso, a estrutura de casco prevendo um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de vagas da unidade de produção flutuante correspondendo a um período acima de que há menos do que 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de ondas extremas no sítio ao largo da costa da unidade de produção flutuante; amarrar a estrutura de casco ao fundo do mar; lastrar a estrutura de casco de maneira tal que a estrutura de casco é pelo menos parcialmente submersa; fabricar, lançar e rebocar uma estrutura de convés fazendo parte da unidade de produção flutuante para o sítio ao largo da costa independentemente da estrutura de casco e de maneira tal que a estrutura de convés é posicionada diretamente acima da estrutura de casco; puxar a estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa para a estrutura de convés flutuante; conectar a estrutura de casco à estrutura de convés para construir a unidade de produção flutuante; e deslastrar a unidade de produção flutuante para um nível operacional.

[0090] Parágrafo 16. Um método de acordo com o parágrafo 15, em lançar e rebocar a estrutura de casco compreende ainda usar um colchão de ar subdividido para flutuabilidade.

[0091] Parágrafo 17. Um método de acordo com o parágrafo 15 ou 16, em que amarrar a estrutura de casco ao fundo do mar é realizado por ou um sistema de amarração em catenária, um sistema de amarração semi- esticado ou um sistema de amarração esticado compreendendo uma combinação de uma seção de arame ou corrente no solo, uma seção mediana de arame ou corda sintética e uma seção superior de corrente ou arame.

[0092] Parágrafo 18. Um método de acordo com o parágrafo 15, 16 ou 17, em que subsequente a amarrar a estrutura de casco ao fundo do mar, o método compreendendo ainda instalar uma pluralidade de tubos ascendentes e cabos umbilicais flexíveis de linha de fluxo para conectar a unidade de produção flutuante a um ou mais poços submarinos.

[0093] Parágrafo 19. Um método de acordo com qualquer um dos parágrafos 15 a 18, em que lastrar a estrutura de casco compreende ainda usar lastro bombeável de alta densidade.

[0094] Parágrafo 20. Um método de acordo com qualquer um dos parágrafos 15 a 19, em que puxar a estrutura de casco pelo menos parcialmente submersa para a estrutura de convés flutuante compreende usar um ou mais guinchos. REFERÊNCIAS [1] Fora da costa Technology. The Dominance of FPSO. 29 de Agosto de 2008. http://www.fora da costa-technology.com/features/feature40937/ (acessado em 19 de fevereiro de 2015). TÉCNICA CORRELATA EP 0256177 A1 - Spar buoy construction having production and oil storage facilities and method of operation US 6336421 B1 - Floating spar for supporting production risers US 6092483 A - Spar with improved VIV performance US 4606673 A - Spar buoy construction having production and oil storage facilities and method of operation EP 0256177 A1 - Spar buoy construction having production and oil storage facilities and method of operation EP 0256177 A1 - Spar buoy construction having production and oil storage facilities and method of operation US 6263824 B1 - Spar platform US 5706897 A - Drilling, production, test, and oil storage caisson US 8544402 B2 - Fora da costa buoyant drilling, production, storage and offloading structure WO 2013/022484 A1 - Stable fora da costa floating depot US 7958835 B2 - Fora da costa floating production, storage, and off-loading vessel for use in ice-covered and clear water applications US 6761508 B1 - Satellite separator platform (SSP)WO 2014/108432 A1 - Floating unit and a method for reducing heave and pitch/roll motions of a floating unit US 8544404 B2 - Mono-column FPSO US 6945736 B2 - Fora da costa platform for drilling after or production of hydrocarbons CA 2723410 A1 - Floating platform and method for operation thereof WO 2008/115068 A1 - Floating platform for operation in regions exposed to extreme weather conditions WO 2004/080791 A1 - A tank installation for the storage of liquids US 6155193 A - Vessel for use in the production and/or storage of hydrocarbons WO 2012/104309 A2 - Production unit for use with dry Christmas trees US 3572041 A - Spar type floating production facility US 8418639 B2 - Mooring system for a vessel WO 2007/127531 A2 - Detachable mooring system with bearing mounted on submerged buoy US 7959480 B2 - Detachable mooring and fluid transfer system US 7717762 B2 - Detachable mooring system with bearings mounted on submerged buoy US 2004/0159276 A1 - Method for installing a self-floating deck structure onto a buoyant structure GB 2253813 A - Production buoy GB 2008051 A - Self-stabilising multi-column floating tower WO 2006/066871 A2 - Floating vessel for deep water drilling and production WO 2002/092425 A1 - Floating multipurpose platform structure and method for constructing sam

Claims

1. Unidade de produção flutuante (300) configurada para ser não tripulada durante as operações de produção normais, caracterizada pelo fato de que unidade de a produção flutuante compreende: uma estrutura de deque (301) para a montagem do equipamento para o processamento de hidrocarbonetos; e uma estrutura de casco (302), que compreende: uma primeira seção (303) formada como uma estrutura do tipo de cilindro com um primeiro diâmetro (311), a primeira seção (303) tendo uma primeira razão do primeiro diâmetro (311) dividida por uma altura (315) da primeira seção (303), e uma porção de montagem de deque (305) formada numa parte superior da primeira seção (303) na qual a estrutura de deque (301) é configurada para ser anexada, sendo um eixo geométrico central da primeira seção (303) perpendicular a um plano horizontal da estrutura do deque (301); uma segunda seção (306) formada como uma estrutura do tipo de cilindro com um segundo diâmetro (312), sendo o segundo diâmetro (312) configurado para ser entre 1,1 e 2,5 vezes o do primeiro diâmetro (311), a segunda seção (306) tendo uma segunda proporção do segundo diâmetro (312) dividido por uma altura (316) da segunda seção (306), a altura (316) da segunda seção (306) sendo configurada para estar entre 0,2 e 1,6 vezes a altura da primeira seção (303), a segunda seção (306) sendo montada abaixo da primeira seção (303) e disposta de modo que um eixo geométrico central da segunda seção (306) alinha com o eixo geométrico central da primeira seção (303), em que a segunda seção (306) é configurada quando em uso para ser totalmente imersa; e uma pluralidade de células de armazenamento (317) operáveis para armazenar o lastro quando a unidade de produção flutuante (300) está em uso, o lastro nas células de armazenamento (317) em cooperação com a geometria da estrutura do casco (302) fornece um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de balouço da unidade de produção flutuante correspondente a um período acima do qual há menos de 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de onda extrema em uma localização fora da costa da unidade de produção flutuante.

2. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um volume imerso da segunda seção (306) está configurado para ser entre 0,2 e 3,5 vezes o do volume imerso da primeira seção (303).

3. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira razão está configurada para estar entre 0,2 e 2,5.

4. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda proporção está configurada para estar entre 1,0 e 8,0.

5. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o lastro pode compreende água salgada, ou lastro bombeável de alta densidade com uma gravidade específica de 2 ou mais, ou água salgada e lastro bombeável de alta densidade com uma gravidade específica de 2 ou mais.

6. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o equipamento de processamento de hidrocarbonetos, que é montado na estrutura de deque (301) compreende o equipamento que é especificado e configurado para operações não tripuladas.

7. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a unidade de produção flutuante compreende adicionalmente um tubo de acesso central fornecendo um canal para tubos ascendentes e umbilicais entre o equipamento de produção na estrutura de deque (301) e um ou mais poços submarinos.

8. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda seção (306) compreende uma porção superior e uma porção inferior, a porção superior sendo mais próxima da primeira seção (303) que a porção inferior, as células de armazenamento (317) estando na seção inferior e não se estendendo para a seção superior.

9. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda seção (306) inclui uma saia de ar (308) para fornecer um recesso na segunda seção para ajustar o empuxo da unidade de produção flutuante, o recesso estando encerrado dentro da segunda seção e definindo um terceiro diâmetro (313), o segundo diâmetro (312) sendo maior que o terceiro diâmetro (313).

10. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma bomba, ou pelo menos um compressor, ou pelo menos uma bomba e pelo menos um compressor, e um ou mais tubos ascendentes para exportação de hidrocarbonetos processados.

11. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um calado da estrutura de casco (302) e da estrutura de deque (301) da unidade de produção flutuante é configurado para ser não mais do que 5 metros no lançamento nos seus locais de construção.

12. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma resposta de elevação da unidade de produção flutuante é configurada para estar acima de 15 segundos quando em uso.

13. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma seção transversal de pelo menos uma das seções é circular.

14. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma seção transversal de pelo menos uma das seções é oval.

15. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma seção transversal de pelo menos uma das seções é poligonal.

16. Unidade de produção flutuante de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura de deque (301) é flutuante.

17. Método para instalar uma unidade de produção flutuante configurada para ser não tripulada durante operações de produção normais, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar, lançar e rebocar uma estrutura de casco (302) que forma parte da unidade de produção flutuante para um local fora da costa, a estrutura do casco compreendendo: uma primeira seção (303) formada como uma estrutura do tipo de cilindro compreendendo lados paralelos retos (304) fornecendo a primeira seção com uma seção transversal uniforme com um primeiro diâmetro(311), a primeira seção tendo uma primeira razão do primeiro diâmetro dividida por uma altura (315) da primeira seção e uma porção de montagem de deque (305) formada numa parte superior da primeira seção a qual uma estrutura de deque (301) para montagem de equipamentos para processamento de hidrocarbonetos é anexável, sendo um eixo geométrico central da primeira seção perpendicular a um plano horizontal da estrutura de deque; uma segunda seção (306) formada como uma estrutura do tipo de cilindro compreendendo lados paralelos retos(310) fornecendo a segunda seção com uma seção transversal uniforme com um segundo diâmetro, o segundo diâmetro (312) sendo configurado para ser entre 1,1 e 2,5 vezes o do primeiro diâmetro (311), sendo a segunda seção uma segunda razão do segundo diâmetro dividido por uma altura (316) da segunda seção, a altura da segunda seção sendo configurada para estar entre 0,2 e 1,6 vezes a da altura da primeira seção, a segunda seção sendo montada abaixo da primeira seção (303) e disposta de modo que um eixo geométrico central da segunda seção alinha com o eixo geométrico central da primeira seção, em que a segunda seção é configurada quando em uso para ser totalmente imersa; e uma pluralidade de células de armazenamento (317) operáveis para armazenar o lastro quando a unidade de produção flutuante está em uso, a estrutura do casco (302) fornece um deslocamento para permitir que a unidade de produção flutuante flutue quando em uso, para produzir um período natural de balouço da unidade de produção flutuante correspondente a um período acima do qual tem menos de 15% de uma energia espectral de onda total em um ambiente de ondas extremas no local fora da costa da unidade de produção flutuante; amarrar a estrutura de casco (302) ao fundo do mar; laticar a estrutura do casco (302) de modo que a estrutura do casco seja pelo menos parcialmente submersa; fabricar, lançar e rebocar a estrutura de deque (301) que forma parte da unidade de produção flutuante para o local fora da costa independentemente da estrutura de casco e de modo que que a estrutura de deque esteja posicionada diretamente acima da estrutura do casco pelo menos parcialmente submersa; puxar a estrutura do casco, pelo menos, parcialmente submersa em direção à estrutura de deque flutuante; conectar a estrutura do casco à estrutura do deque para construir a unidade de produção flutuante; e deslastrar a unidade de produção flutuante para um nível operacional.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o lançamento e o rebocamento da estrutura do casco (302) compreendem adicionalmente a utilização de uma almofada de ar subdividida para o empuxo.

19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a amarração da estrutura do casco (302) ao fundo do mar é realizada por um sistema de amarração catenária, um sistema de amarração semiligado ou um sistema de amarração ligado que compreende uma combinação de uma cadeia em seio ou uma seção de fio, uma corda sintética ou fio de seção média e uma seção superior de corrente ou fio.

20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, subsequente à amarração da estrutura do casco (302) ao fundo do mar, o método compreende adicionalmente a instalação de uma pluralidade de tubos ascendentes de linha de fluxo flexíveis e cabos umbilicais (511) para ligar a unidade de produção flutuante a um ou mais poços submarinos.

21. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o lastrar a estrutura do casco (302) compreende adicionalmente a utilização de alta densidade de lastro bombeável.