BR112017027911B1

BR112017027911B1 - Sistema para receber fluxo de fluido a partir de uma pluralidade de linhas de fluxo externas

Info

Publication number: BR112017027911B1
Application number: BR112017027911-8A
Authority: BR
Inventors: Alex Ceccon De Azevedo; Leonardo De Araujo Bernardo; Alan ZARAGOZA LABES; Luciano Gomes Martins; Paulo Augusto Couto Filho
Original assignee: Fmc Technologies Do Brasil Ltda
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2022-06-07
Also published as: EP3317489B1; WO2017000051A1; US10533399B2; EP3317489A1; BR112017027911A2; US20180187522A1

Abstract

SISTEMA PARA RECEBER FLUXO DE FLUIDO A PARTIR DE UMA PLURALIDADE DE LINHAS DE FLUXO EXTERNAS. Numa realização ilustrativa, o sistema divulgado inclui um manifold (10) e um sistema de atuação de válvula compartilhado (30) que é operativamente acoplado ao manifold em um único local. Neste exemplo, o manifold é constituído por um bloco (1) com pelo menos um orifício de header perfurado (3) formado dentro do bloco, uma pluralidade de orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) formados dentro do bloco, em que o número de orifícios de entrada de fluxo perfurados correspondem ao número da pluralidade de linhas de fluxo externas que fornecem fluido (por exemplo, óleo/gás) ao manifold e uma pluralidade de válvulas de isolamento (5, 6) acopladas ao bloco em que o elemento de válvula para cada uma das válvulas de isolamento é posicionado dentro do bloco. No exemplo aqui representado, o sistema de atuação de válvula compartilhado (30) compreende um braço (60) que é adaptado para girar em torno de um eixo (51) que é normal a uma superfície superior (1u) do bloco do manifold, uma pluralidade de elementos estruturais (36, 37) que estão acoplados um ao outro por meio de juntas rotativas (33, 34, 35) e uma ferramenta (39) que está adaptada para encaixar e atuar uma da pluralidade (...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um manifold com arquitetura em bloco único e um sistema de atuação compartilhado que é projetado para controlar o fluxo de fluidos de várias linhas de fluxo, que, por exemplo, pode ser o fluxo de óleo / gás de poços de petróleo e para poços caso o manifold seja configurado para injeção.

Histórico da Invenção

[002] Um manifold submarino tradicional é um dispositivo projetado para controlar o fluxo de fluidos dos poços de petróleo e direcionar o fluxo através de vários circuitos de produção / injeção que são feitos de tubos, válvulas, hubs conectores e acessórios. Um manifold submarino tradicional também inclui tipicamente vários medidores de fluxo e sistemas de controle para monitorar o fluxo dos fluidos e controlar várias válvulas. O método de união mais comum para a tubulação, válvulas, hubs e acessórios é por soldagem, mas as conexões de flange aparafusadas também são utilizadas.

[003] Os manifolds podem ser classificados em: produção (óleo, gás ou condensado), injeção de água, elevação e misturado (produção e injeção de água). Todos eles têm uma estrutura básica similar. Um manifold submarino típico tem uma base principal que é uma estrutura metálica que suporta todas as tubulações, linhas hidráulicas e elétricas, módulos de produção e crossover, hubs de importação e exportação e módulos de controle do manifold submarino.

[004] Tipicamente, para projetar um manifold submarino, são necessárias determinadas informações: um fluxograma de fluxo de fluido, o número de árvores de Natal (poços) que serão conectadas e, possivelmente, manifolds de outras plataformas. Em geral, o fluxograma de fluxo de fluido é fornecido pelo cliente. Com os requisitos do sistema, é possível iniciar o processo de concepção do arranjo elaborado de tubos, válvulas e hubs que farão parte do manifold submarino. Um manifold submarino típico também inclui uma disposição de elementos estruturais, por exemplo, uma estrutura de suporte composta por vigas e elementos transversais que são projetados para facilitar a instalação do manifold, distribuir o carregamento externo e também suportar a disposição de tubos e outros equipamentos ou componentes do manifold submarino.

[005] Abaixo está um exemplo de um resumo das etapas para a preparação do projeto de manifold submarino convencional. 1. Fluxograma. 2. Preparo do projeto da disposição dos tubos, válvulas e hubs. 3. Preparo do projeto da estrutura de suporte metálico.

[006] O manifold submarino convencional promove o fluxo de fluido dos poços de petróleo e gás conforme estipulado no fluxograma de fluido do projeto, através de uma disposição complexa de numerosos caminhos de fluxo que são definidos por tubos soldados, acessórios de tubulação, como cotovelos e / ou conexões flangeadas. Válvulas são posicionadas dentro dos caminhos do fluxo dos tubos para controlar o fluxo de fluido e há uma necessidade para abrir e fechar essas válvulas em vários momentos.

[007] A Figura 1a é um exemplo de um manifold submarino tradicional (20), enquanto que a Figura 1b é a vista do manifold submarino (20) com vários membros estruturais omitidos de modo a mostrar melhor as várias linhas de fluxo, válvulas e manifolds que fazem parte de um manifold submarino típico (20). Conforme ilustrado na Figura 1a, o manifold submarino (20) é constituído por uma base principal (20a) e um arranjo de elementos estruturais (20b). Conforme mencionado acima, a combinação da base principal (20a) e o arranjo dos elementos estruturais (20b) são projetados para suportar a disposição dos tubos e outros equipamentos ou componentes do manifold submarino (20). Mais especificamente, a estrutura externa do manifold fornece uma armação espacial que é usada para uma variedade de propósitos: 1) para facilitar o içamento e a instalação do manifold; 2) para proteger as válvulas e a tubulação de pressão de objetos derrubados; 3) fornecer suporte estrutural para a conexão da tubulação entre a árvore - manifold e entre o manifold - tubulação de exportação; e 4) suportar cargas de tubulação seja elas induzidas pelo peso, térmicas ou vibrações, ou seja, para absorver substancialmente todas as cargas da tubulação. Com referência à Figura 1b, o manifold submarino (20) ilustrativo é projetado para receber fluido de 4 poços de óleo e tem dois headers (21) que estão adaptados para serem acoplados a duas linhas de fluxo. Mais especificamente, o manifold submarino (20) é constituído por quatro conexões orientadas verticalmente (20c) (onde o fluxo de cada um dos poços de óleo será recebido) e quatro hubs (20d) orientados verticalmente nos headers (21) (para fornecer conexões de entrada e saída para duas linhas de fluxo (não mostrado) que fornecem fluido para / do manifold (20)). O manifold (20) também inclui oito válvulas de fluxo de entrada ilustrativas (20d) (que direcionam o fluxo de fluido recebido dos poços) e duas válvulas de header ilustrativas (20e) para controlar o fluxo de fluido dentro dos headers (21). As oito válvulas de fluxo de entrada estão posicionadas em quatro corpos de válvula (20f) separados (blocos de válvulas às vezes são usados em vez de corpos de válvulas), dez válvulas/atuadores de válvulas ilustrativos e vários arranjos de tubulações e loops (20g) compostos por seções de tubos soldados, acessórios e flanges. Adicionalmente, de tempos em tempos, várias operações são realizadas para limpar o interior dos vários loops de tubulação, por exemplo, um pig de diâmetro total é forçado através do sistema de tubulação. Um pig também pode ser usado para inspeção do tubo e outras operações de manutenção e inspeção. Por conseguinte, os loops de tubulação e os cotovelos devem ser dimensionados de forma suficientemente grande para que esses dispositivos “pigáveis” possam passar facilmente por todas as "curvas" dentro do sistema de tubulação, ou seja, as curvas dentro do sistema de tubulação devem ter um raio suficientemente grande para garantir que tais dispositivos de limpeza possam passar facilmente pela curva no sistema de tubulação.

[008] No exemplo retratado, ignorando a base principal (20a) e a disposição dos elementos estruturais (20b), o manifold submarino (20) é composto por vinte e quatro conexões, dezoito peças de spool, que requerem cinquenta processos de soldagem, seis blocos de válvulas separadas e oito hubs (20c, 20d). O ponto principal é que, independentemente dos números exatos (que mudarão dependendo de cada aplicação), um manifold típico ou tradicional requer numerosos componentes individuais e exige que sejam realizados numerosos procedimentos de soldagem e procedimentos de inspeção para fabricar esse manifold tradicional. No exemplo ilustrado, o manifold submarino (20), incluindo a base principal (20a) e a disposição dos elementos estruturais (20b), tem um peso total de cerca de 90 toneladas - das quais cerca de 33 toneladas são constituídas por tubos de retenção de pressão e equipamentos e cerca de 57 toneladas de são constituídos por vários elementos estruturais (20b) e a base principal (20a). Mais especificamente, um manifold submarino típico da técnica anterior pode ter um comprimento total de cerca de 8 metros, uma largura total de cerca de 7 metros e uma altura total de cerca de 7 metros. Assim, neste exemplo, o manifold submarino tradicional (20) tem uma “área de ocupação” de cerca de 56m2 no fundo do mar e ocupa cerca de 392m3 de espaço. De fato, estas dimensões são só exemplos, uma vez que o tamanho e peso desses manifolds submarinos (20) podem variar dependendo da aplicação em particular. Mas o ponto é que os manifolds submarinos tradicionais (20) são bastante grandes e pesados e representam uma disposição complexa de dobras de tubulação e válvulas para direcionar o fluxo de fluido recebido dos poços, conforme necessário para o projeto em particular.

[009] Espera-se que os problemas observados acima em relação ao peso e dimensões de manifolds submarinos tradicionais (20) somente aumentem no futuro, devido ao número crescente de válvulas junto aos aumentos na pressão funcional e profundidade submarina, resultando em peso e dimensões aumentadas para manifolds submarinos futuros (20). Em suma, um manifold submarino tradicional (20) é uma estrutura que tem tamanho e peso grande, que é compreendido de muitas partes: tubos, dobras, acessórios e hubs, e envolve a realização de numerosas operações de soldagem para fabricar, todas as quais detêm o processo de fabricação, transporte e instalação. A instalação de um manifold submarino é uma tarefa muito cara e complexa. O manifold deve ser içado e instalado utilizando guindastes projetados para as condições dinâmicas criadas pelas ondas, vento e condições de corrente em alto mar. O peso do manifold combinado às condições marítimas dinâmicas requer embarcações de instalação grandes que são bastante caras de operar. A elevação de um manifold precisará tipicamente de um guindaste de alto mar com uma capacidade de elevação que é 2 x ou 2,5 x o peso do manifold, devido ao carregamento dinâmico e amplificação dinâmica que resulta do movimento induzido pelas condições marítimas.

[0010] Em termos de controlar as operações de manifolds submarinos, isto é, a abertura e o fechamento de várias válvulas, existem vários meios de atuação conhecidos empregados para atuar as válvulas submarinas utilizadas em sistemas de manifolds submarinos. Uma abordagem baseia-se em um sistema de válvulas manuais. Com um manifold equipado com válvulas manuais, as válvulas são operadas por mergulhadores (em aplicações de águas rasas) ou por um Veículo com Operação Remota (ROV) (em aplicações em águas profundas). A desvantagem de um sistema de válvula manual é a necessidade de utilizar um mergulhador para operar as válvulas em manifolds em águas rasas e utilizar um ROV para operações de válvulas quando necessário em um manifold instalado em águas profundas. Outro método de atuação da válvula depende da conexão direta do fluido hidráulico da superfície ao atuador da válvula do manifold - um sistema de atuação hidráulica direta. Uma desvantagem de um sistema de atuação hidráulica direta é a distância entre o manifold e o fornecimento hidráulico na superfície. Esta limitação torna inadequado um sistema de atuação hidráulica direta para águas profundas ou "extensões" de longa distância. Outro exemplo compreende o uso de atuadores hidráulicos gerais controlados por um módulo de controle submarino eletro- hidráulico (SCM). Tipicamente, esse sistema de controle consiste em um módulo de controle submarino (SCM) composto por um módulo de controle elétrico usado para direcionar o fluido seletivamente através de uma série de válvulas de controle direcional para o atuador da válvula do manifold que se deseja abrir ou fechar através do tubo conectado entre os atuadores e o módulo de controle submarino. Um sistema de compensação composto por um tubo conectado a uma câmara de volume variável é necessário para receber e descarregar fluido que se desloca durante a abertura ou fechamento da válvula. O fluido hidráulico utilizado para alimentar o atuador deve ser entregue ao sistema de controle através de um cordão umbilical que conecta o suprimento de fluido hidráulico da superfície ao módulo de controle submarino. A energia elétrica e os sinais para o módulo de controle submarino (SCM) podem ser obtidos através de uma ligação elétrica e hidráulica umbilical dedicada ou separada e, alternativamente, a transmissão elétrica e a transmissão de sinal podem ser agrupadas juntamente com a tubulação de transmissão de fluido hidráulico dentro de umbilical elétrico - hidráulico agrupado. A energia elétrica e o sinal são transmitidos das unidades de energia e sinais da superfície através do umbilical hidráulico, de energia e sinal para o módulo de controle submarino.

[0011] Uma desvantagem encontrada nesta técnica é o peso e as dimensões do sistema de atuação hidráulico de válvulas submarino tradicional, e espera-se que este problema somente aumente no futuro, com futuros manifolds submarinos possuindo um maior número de válvulas junto com o aumento na pressão funcional e profundidade submarina, o que resulta em um aumento de peso e tamanho dos sistemas de atuação hidráulico de válvulas submarino tradicionais. Outra desvantagem deste sistema é o número e / ou o tamanho dos umbilicais elétricos e hidráulicos e os custos associados da instalação no leito marinho. Outra desvantagem desta técnica é o extenso tempo necessário para a instalação de tubulação do sistema de controle eletro- hidráulico entre o SCM e as válvulas do manifold - o que implica um aumento no tempo necessário para fabricar os manifolds, além do custo associado com o equipamento necessário, como como atuadores hidráulicos, o módulo de controle submarino, o umbilical elétrico - hidráulico e a unidade de potência hidráulica.

[0012] Uma alternativa à técnica descrita acima, mas menos utilizada hoje em dia, é o uso de atuadores elétricos submarinos. De acordo com esta técnica, cada válvula do manifold a ser controlada remotamente tem um atuador elétrico montado na válvula do manifold e está conectado a um sistema de controle elétrico. O sistema de controle elétrico consiste em uma rede elétrica no manifold para fornecer energia e sinais aos atuadores conectados a um umbilical com cabos elétricos que conectam o sistema submarino a uma unidade de energia elétrica e unidade de controle localizada na superfície.

[0013] Uma vantagem apresentada por esta segunda técnica é a redução do tempo necessário para a fabricação do manifold, uma vez que a instalação do sistema de controle hidráulico no manifold não é necessária. No entanto, apesar de reduzir o custo do sistema, eliminando o custo do umbilical hidráulico, a unidade de energia de superfície e o módulo de controle submarino, o uso de atuadores de válvulas elétricas torna este sistema muito mais caro do que o primeiro, uma vez que tais atuadores de válvulas elétricas são itens de equipamentos caros no mercado.

[0014] Outra alternativa conhecida consiste em um sistema de atuação compartilhado (SAC). Esse sistema de atuação compartilhado consiste no uso de uma estrutura localizada ao longo de um lado do manifold com uma ferramenta de atuação que é deslocada por um mecanismo para a interface de cada válvula no momento da sua atuação. Nesta alternativa, o manifold contém apenas válvulas manuais sem atuação remota, e a atuação de qualquer válvula de manifold é realizada pelo uso do SAC. O mecanismo, que desloca ou move a ferramenta de atuação para um local desejado acima de uma válvula a ser acionada, o faz através de um sistema de posicionamento de coordenadas cartesianas que é movido por pistões hidráulicos em trilhos e operado por um sistema de controle eletro-hidráulico. A posição da ferramenta de atuação é verificada por sensores de posição e fluxo localizados no SAC. A ferramenta de atuação consiste em um dispositivo que permite a interface com a haste da válvula e aplica torque através de um sistema hidráulico. O número de voltas aplicadas é verificado através do fluxo na ferramenta. Normalmente, o sistema de controle eletro-hidráulico compreende um tubo hidráulico conectado ao SAC, um módulo de controle eletro-hidráulico subaquático, um sistema de compensação SAC, um umbilical contendo mangueiras e cabos elétricos para fornecer fluido, energia elétrica e sinais conectados a unidade hidráulica de pressão na superfície e a unidade elétrica e de controle também está localizada na superfície. O SAC pode ser instalado separadamente e removido do manifold para reparo, se necessário. Como é conhecido pelos especialistas na técnica, esta terceira alternativa foi usada apenas uma vez na indústria para atuação remota de válvulas.

[0015] Um sistema de atuação compartilhado (SAC) pode ser empregado na tentativa de minimizar as desvantagens das técnicas descritas acima. No entanto, os custos do módulo de controle submarino, umbilical hidráulico e unidade de potência hidráulica de superfície ainda estão presentes. Outra desvantagem apresentada pelo uso do sistema de atuação compartilhado (SAC) consiste na característica construtiva do posicionamento cartesiano do sistema, o que exige que o equipamento tenha as mesmas dimensões que o plano onde as válvulas estão contidas. Esse requisito torna o equipamento pesado e difícil de ser instalado e removido em caso de falha ou manutenção. Além disso, o grande tamanho do equipamento compromete a integração do sistema de atuação compartilhado com o manifold, tornando-o complexo e difícil ou quase impossível promover a permutabilidade.

[0016] Outros sistemas de controle de dispositivos submarinos são descritos no estado da técnica. O pedido de patente US 2010042357 descreve um sistema e um método para determinar a posição de um elemento articulado em relação a um plano, e o referido sistema pode ser adaptado para uso submarino. O pedido de patente US 2008109108 descreve um sistema de controle para um braço manipulador para uso em veículos submarinos de operação remota (ROVs). A Patente US 6644410 descreve um sistema de controle modular composto por segmentos independentes para uso em equipamentos submarinos, incluindo manifolds. O pedido de patente US 2009050328 descreve um sistema para a instalação submarina de isolamento em linhas de fluxo, conectores e outros equipamentos submarinos de um veículo operado remotamente. O pedido de patente EP 1070573 descreve um sistema para a aplicação e monitorização de instalações submarinas, tais como válvulas de manifolds. No entanto, nenhum dos documentos acima mencionados descreve o objeto da presente invenção, que resolve vantajosamente as desvantagens dos sistemas de atuação remota de válvulas submarinas descritas técnica anterior, como o excesso de peso e o tamanho grande do sistema, custos elevados, período de fabricação longo e restrições sobre o reparo e substituição de peças e o próprio equipamento.

[0017] O presente pedido é direcionado a um manifold melhorado com uma arquitetura de bloco única e sistema de atuação compartilhado que pode eliminar ou, pelo menos, minimizar alguns dos problemas mencionados acima em relação aos manifolds submarinos tradicionais.

Breve descrição da Invenção

[0018] O que segue apresenta um resumo da invenção simplificado, a fim de prover um entendimento básico de alguns aspectos da invenção. Este resumo não é uma visão geral completa da invenção. Não é a intenção de identificar elementos chave ou cruciais da invenção ou delinear o escopo da invenção. Seu único objetivo é apresentar alguns conceitos de forma simplificada, como uma prévia da descrição mais detalhada que é discutida posteriormente.

[0019] É aqui divulgado um sistema ilustrativo para receber fluxo de fluido a partir de uma pluralidade de linhas de fluxo externas, em que cada uma das linhas de fluxo externas está conectada a uma respectiva de uma pluralidade de fontes de fluido a serem fornecidas ao sistema. Em uma realização ilustrativa, o sistema compreende um manifold e um sistema de atuação de válvula compartilhado que é operativamente acoplado ao manifold em um único local. Neste exemplo, o manifold é constituído por um bloco com pelo menos um orifício de header perfurado formado dentro do bloco, uma pluralidade de orifícios de entrada de fluxo perfurado formados dentro do bloco, em que o número de orifícios de entrada de fluxo perfurado corresponde ao número da pluralidade de linhas de fluxo externas, e em que os orifícios de entrada de fluxo perfurado estão em comunicação fluida com pelo menos um header através de pelo menos um outro orifício perfurado formado dentro do bloco e uma pluralidade de válvulas de isolamento acopladas ao bloco em que o elemento de válvula para cada das válvulas de isolamento está posicionado dentro do bloco. No exemplo aqui representado, o sistema de atuação de válvula compartilhado compreende um braço que está adaptado para girar em torno de um eixo que é normal a uma superfície superior do bloco do manifold, uma pluralidade de elementos estruturais que são acoplados entre si através de juntas rotativas e uma ferramenta que é adaptada para engatar e atuar uma da pluralidade de válvulas de isolamento.

Breve Descrição das Figuras

[0020] A presente invenção será descrita com os desenhos descritos, que representam um esquema, mas não limitam o seu escopo: - As Figuras 1(a)-(b) representam um exemplo ilustrativo de um manifold submarino tradicional, de acordo com a técnica anterior; - A Figura 2 é uma vista interna ilustrativa de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único para um manifold, conforme aqui revelado, que é projetado para 4 poços, linhas de poço, headers e linhas de fluxo nos headers; - A Figura 3 é outra vista interna ilustrativa de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único para um manifold, conforme aqui revelado, que é projetado para 4 poços, linhas de fluxo de poço, headers e linhas de fluxo no headers; - A Figura 4 é um fluxograma que apresenta esquematicamente as partes de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único para um manifold, conforme aqui revelado, que é projetado para 4 poços; - A Figura 5 é um fluxograma que apresenta esquematicamente as partes de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único para um manifold, conforme aqui revelado, que é projetado para 6 poços; - A Figura 5A é uma vista em perspectiva que apresenta diversos aspectos de uma realização ilustrativa de um sistema de manifold aqui revelado; - A Figura 5B é uma outra vista em perspectiva que apresenta diversos aspectos de uma realização ilustrativa de um sistema de manifold aqui revelado; - As Figuras 6 e 6A são vistas em perspectiva que apresentam diversos aspectos de uma realização ilustrativa de um sistema de manifold aqui revelado, particularmente, uma arquitetura de bloco único com válvulas, hubs, e o bloco para o manifold conforme aqui descrito; - A Figura 7A é outra vista em corte de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único aqui revelada; - A Figura 7B é uma vista em perspectiva de um exemplo ilustrativo de uma parte de uma arquitetura de bloco único aqui revelada; - A Figura 7C é uma vista plana de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único aqui revelada mostrando vários orifícios internos perfurados dentro do bloco; - A Figura 7D é uma vista lateral de um exemplo ilustrativo de uma arquitetura de bloco único aqui revelada apresentando diversos orifícios internos perfurados dentro do bloco; - A Figura 8 é outra vista em perspectiva apresentando diversos aspectos de uma realização ilustrativa de um sistema de manifold aqui revelado; - A Figura 9 representa uma realização ilustrativa de um sistema de atuação compartilhado que pode ser empregado para atuar uma variedade de válvulas em um manifold como aqui descrito; - A Figura 10 representa outra vista de uma realização ilustrativa do sistema de atuação que pode ser empregado para atuar uma variedade de válvulas em um manifold como o manifold aqui descrito; - A Figura 11 representa um exemplo de um mecanismo de redução de peso que pode ser parte do sistema de atuação compartilhado aqui descrito; e - As Figuras 12 e 13 representam o movimento ilustrativo do sistema de atuação compartilhado aqui descrito.

[0021] Embora o assunto aqui revelado seja suscetível a diversas modificações e formas alternativas, suas realizações específicas foram apresentadas a título de exemplo nos desenhos e são aqui descritas em detalhes. Deve ser entendido, entretanto, que a descrição aqui das realizações específicas não é destinada a limitar a invenção às formas particulares reveladas, mas, ao contrário, a intenção é abranger todas as modificações, equivalentes, e alternativas que estejam dentro do espírito e escopo da invenção, conforme definidos pelas reivindicações anexas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0022] Diversas realizações ilustrativas da invenção são descritas abaixo. Tendo em vista a clareza, nem todos os aspectos de uma implementação real são descritos nesta especificação. De fato, será percebido que no desenvolvimento de qualquer realização real desta, diversas decisões específicas por implementação devem ser feitas para que os desenvolvedores possam atingir objetivos específicos, como conformidade às restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, que variam de uma implementação para outra. Ademais, será percebido que esse esforço de desenvolvimento pode ser complexo e levar tempo, mas será, no entanto, um empreendimento de rotina para os técnicos no assunto que tenham o benefício desta revelação.

[0023] O presente assunto será descrito com referência às figuras anexas. Diversas estruturas e dispositivos são retratados esquematicamente nos desenhos para fins de explicação somente e, assim, não confundir a presente revelação com detalhes que são bem conhecidos aos técnicos no assunto. Não obstante, os desenhos anexos são incluídos para descreverem e explicarem os exemplos ilustrativos da presente revelação. As palavras e frases aqui utilizadas devem ser entendidas e interpretadas para terem um significado compatível com o entendimento das palavras e frases pelos técnicos no assunto em questão. Nenhuma definição especial de um termo ou frase, isto é, uma definição que seja diferente do significado comum e costumeiro, conforme entendido pelos técnicos no assunto, é destinada a implicar o uso compatível do termo ou frase aqui neste documento. Na medida em que um termo ou frase é destinada a ter um significado especial, isto é, um significado diferente do entendido pelos técnicos no assunto, como uma definição especial, será expressamente estabelecido na especificação, em uma maneira de estabelecer definição, que proveja direta e inequivocamente a definição especial para o termo ou frase.

[0024] De acordo com as figuras, observa-se que o sistema de manifold (10) aqui descrito compreende um bloco (1) que está posicionado numa base (27) (ver Figura 5B). No exemplo representado, o sistema de manifold geralmente inclui um bloco (1), uma pluralidade de hubs (4) (hubs de entrada de fluxo (4a), hubs de entrada de header (4b) e hubs de saída de header (4c)), uma pluralidade de válvulas de isolamento (5, 6), uma tampa (11) e um sistema de atuação de válvula compartilhado (30) que está adaptado para atuar as válvulas (5, 6) conforme necessário. Conforme descrito mais completamente abaixo, o atuador de válvula compartilhado (30) é acoplado ao manifold através de uma única conexão rotativa. No entanto, o sistema de atuação de válvula compartilhado (30) pode não ser empregado em todas as aplicações, isto é, em alguns casos, as válvulas de isolamento (5, 6) podem ser atuadas por outros meios, tais como um ROV, ou cada uma pode ser fornecida com seu próprio atuador individual. De fato, dependendo da aplicação específica e de quaisquer requisitos específicos do cliente, o número de válvulas de isolamento pode variar em uma ou mais das linhas. Por exemplo, em vez de duas válvulas de isolamento de fluxo para direcionar o fluxo de um fluido recebido em uma linha particular, uma terceira válvula de isolamento pode ser fornecida na rede de modo a fornecer uma barreira de pressão adicional durante operações de poço. Assim, o número específico de válvulas e seus posicionamentos particulares aqui descritos são apenas exemplos e não devem ser considerados como uma limitação das invenções aqui divulgadas.

[0025] O bloco (1) é provido de orifícios perfurados ou usinados, “linhas de poços” (2), em que o número de orifícios de entrada (2) corresponde ao número de poços e/ou manifolds desejados que proveem fluxo de fluido ao manifold (10) através de diversas linhas de fluxo (não apresentados). Os orifícios (2) são responsáveis pelo fluxo de fluido (7) (apresentado esquematicamente nas Figuras 4 e 5) que vem dos poços (que se originam das “Árvores de Natal”) e/ou outros manifolds ao manifold (10) por meio dos hubs de entrada de fluxo (4a). O bloco (1) também é provido dos orifícios perfurados ou usinados “denominados headers” (3) que são responsáveis por direcionar o fluxo (8) de fluido para e do manifold (10) por meio das linhas de fluxo (não apresentados) que são acoplados aos hubs de entrada do header (4b) e hubs de saída do header (4c), provendo, com isso, a conexão entre o manifold (10) e outros manifolds ou componentes. O manifold ilustrativo (10), retratado nas Figuras 6, 6A, 7-7B e 8 também inclui oito válvulas de isolamento de fluxo do poço (fluido de entrada) (5) e duas válvulas de isolamento do header de fluxo (6) (posicionadas alinhadas aos headers (3)). As válvulas de isolamento (5), (6) podem ser atuadas para abrir ou fechar uma linha de fluxo, e podem ser utilizadas para controlar e selecionar as linhas de fluxo dentro do bloco (1) que serão utilizados na operação para direcionar o fluxo de fluidos dentro do bloco (1), conforme necessário. Duas das válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) são utilizadas para controlar a direção e encaminhamento do fluido recebido de um poço (por meio de um orifício de entrada particular (2)) dentro do bloco (1). Isto é, ao abrir uma das válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) e fechar as outras válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) associadas a um orifício de entrada particular (2), a direção do fluxo que vem dos poços pode ser direcionada, conforme desejado, dentro do bloco (1). As válvulas de isolamento do header (6) podem ser utilizadas para bloquear, permitir ou acelerar o fluxo dentro dos headers (3). O manifold (10) é provido de uma cobertura (proteção) (11) fixada aos hubs (4) e válvulas (5) e (6).

[0026] O bloco (1) também compreende uma pluralidade de orifícios ou interseções usinadas (9) (linhas cruzadas) que podem ser utilizados para encaminhar fluido dos orifícios de entrada (2) aos headers (3) por meio do acionamento de uma ou mais das válvulas (5). Isto é, os orifícios usinados/perfurados (2) e (3) no bloco (1) em combinação com as interseções (9) constituem uma rede de orifícios usinados/perfurados que provê o encaminhamento do fluxo de fluido dentro do bloco (1). Assim, o fluxo dos fluidos originário nos poços de produção atravessará os orifícios (2), as interseções (9) e orifícios (3). Esta característica é extremamente relevante ao manifold (10) aqui revelado. Isto é, ao formar esta rede de orifícios usinados dentro do bloco (1), a necessidade pelo projeto e fabricação da tubulação (vide (20g) na Figura 1b) e mais, se não toda a estrutura de suporte de metal (20b) e a soldagem dos elementos de tubo (20g) comumente utilizados/realizados em um manifold convencional podem ser omitidos.

Realização ilustrativa para 4 poços

[0027] As Figuras 2, 3, 4 e 6 apresentam a arquitetura de um bloco (1), de acordo com uma realização ilustrativa aqui revelada. Neste exemplo particular, o bloco (1) é provido de quatro orifícios “denominados linhas de poços” (2). Os orifícios (2) são responsáveis por receberem o fluxo de fluido (7) que vem dos poços (proveniente da “Árvores de Natal”) e/ou outro manifold. O bloco (1) também é compreendido de dois orifícios “denominados headers” (3) que são responsáveis por direcionarem o fluxo (8) de fluido para e do manifold (10) por meio das linhas de fluxo (não apresentados) que são acopladas aos hubs de entrada do header (4b) e aos hubs de saída do header (4c), provendo, com isso, a conexão entre o manifold (10) e outros manifolds ou componentes submarinos. O manifold (10) também inclui oito válvulas de isolamento de fluxo do poço (entrada de fluido) (5) e duas válvulas de isolamento de header (6) que realizam a abertura ou fechamento de uma linha de fluxo, sendo responsável pelo controle de fluxo e seleção das linhas de fluxo que serão utilizados na operação. Conforme observado acima, duas das válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) funcionando uma aberta e a outra fechada, podem ser operadas de modo a selecionar a direção do fluxo que vem do poço quando entra no bloco (1). As válvulas de isolamento de header (6) podem ser utilizadas para bloquear, permitir ou acelerar o fluxo dentro dos headers (3). Como antes, neste exemplo, o manifold (10) é equipado com uma cobertura (11) fixada ao bloco com oito hubs (4) (hubs de entrada de fluxo (4a), hubs de entrada de header (4b); hubs de saída de header (4c)) e oito válvulas de fluxo de entrada do poço (5) (12 válvulas se o cliente adotar a filosofia de isolamento de 3 válvulas por ramo) e duas válvulas de header (6).

[0028] Neste exemplo particular, o bloco (1) também compreende quatro interseções (9) (linhas cruzadas) que podem ser utilizadas para encaminhar o fluido que entra nos orifícios (2) aos headers (3) por meio do acionamento de uma ou mais das válvulas (5). Assim, o fluxo dos fluidos originário nos poços de produção atravessará os orifícios (2), as interseções (9) e orifícios do header (3).

Realização ilustrativa para 6 poços

[0029] A Figura 5 retrata esquematicamente um bloco (1), de acordo com outra realização ilustrativa aqui revelada. Neste exemplo particular, o bloco (1) é provido de seis orifícios “denominados linhas de fluxo” (2). Os orifícios (2) são responsáveis por receberem o fluxo de fluido (7) que vem dos poços (originários das “Árvores de Natal”) e/ou outros manifolds. O bloco (1) também é compreendido de dois orifícios “denominados headers” (3), responsáveis para direcionar o fluxo (8) de fluido para e do manifold (10) por meio das linhas de fluxo (não apresentados) que são acopladas aos hubs de entrada de header (4b) e aos hubs de saída do header (4c), provendo, com isso, a conexão entre o manifold (10) e outros manifolds ou componentes. O manifold (10) também inclui doze válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) e duas válvulas de isolamento de header (6) que realizam a abertura ou fechamento de uma linha de fluxo, sendo responsável pelo controle de fluxo e seleção das linhas de fluxo que serão utilizados na operação. Conforme observado acima, duas das válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) funcionando, uma aberta e a outra fechada, podem ser operadas de modo a selecionar a direção do fluxo que vem do poço assim que entra no bloco (1). Como antes, as válvulas de isolamento de header (6) podem ser utilizadas para bloquear, permitir ou acelerar o fluxo dentro dos headers (3). O manifold (10) também é equipado com uma cobertura (11) fixada ao bloco com dez hubs (4) (seis hubs de entrada de fluxo (4a), dois hubs de entrada do header (4b); e dois hubs de saída do header (4c)), doze válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) (dezesseis se o cliente adotar a filosofia de 3 válvulas por ramo) e duas válvulas de isolamento do header (6).

[0030] Neste exemplo particular, o bloco (1) também compreende seis interseções (9) (linhas cruzadas) que podem ser utilizadas para encaminhar o fluido dos orifícios (2) aos headers (3) por meio do acionamento de uma ou mais das válvulas (5). Assim, o fluxo dos fluidos originários nos poços de produção atravessará os orifícios (2), as interseções (9) e orifícios do header (3).

[0031] De fato, será observado pelos técnicos no assunto, após uma leitura completa do presente pedido, que o manifold inovador compreende e provê uma abordagem bastante flexível que pode ser estendida além dos exemplos ilustrativos aqui retratados, sem desviar do escopo das invenções aqui reveladas. Por exemplo, em algumas aplicações, pode ser necessário projetar um manifold que acomode mais de seis “Árvores de Natal” (poços) conectadas ao manifold (10). Nesses casos, prevê-se que múltiplos blocos (1) serão necessários para acomodar todas as válvulas de isolamento (5) (e/ou válvulas (6)). Mais especificamente, em um exemplo, contempla-se que múltiplos blocos (por exemplo, múltiplas versões do bloco (1a)) podem ser conectadas juntamente para acomodar todas as válvulas de isolamento no manifold (10). Esses múltiplos blocos (1a) podem ser acoplados de maneira convencional, juntamente, utilizando qualquer um de uma variedade de mecanismos de fixação, por exemplo, como parafusos ou outros meios para fixar um bloco (1a) a um bloco adjacente (1a). De fato, as tampas ilustrativas (1b), (1c) podem ou não serem empregadas nessa aplicação. No caso no qual múltiplos blocos (como os blocos (1a)) serem empregados, os headers (3) serão alinhados para garantir o não obstruído fluxo de fluido, de pigs e etc. através do conjunto combinado dos blocos (1a). Será provida uma vedação entre o bloco (1a) para garantir a integridade hermética entre as interfaces entre os blocos (1a) em cada header (3).

Efeitos e Benefícios

[0032] Conforme será percebido pelos técnicos no assunto, após uma leitura completa do presente pedido, o manifold inovador compreende todas as válvulas de isolamento necessárias para controlar o fluxo de fluido dentro do manifold que são posicionadas no bloco (I), isto é, o elemento de válvula para cada uma das válvulas de isolamento é posicionado dentro deste bloco. O bloco também inclui uma rede de orifícios perfurados ou usinados (2), (3) dentro do bloco. As válvulas de isolamento (5) podem ser atuadas seletivamente, de modo a controlar e direcionar o fluxo de fluido dos poços de petróleo dentro do bloco (1) aos headers (3). Estas características, descritas acima, dão ao manifold inovador aqui revelado pelo menos algumas das seguintes vantagens relativas aos manifolds submarinos tradicionais: 1. a fabricação do manifold aqui revelado é mais rápida e mais simples; 2. o manifold aqui revelado tem um peso e tamanho gerais reduzidos; 3. simplifica e reduz a logística e transporte do manifold; 4. reduz diversas partes do manifold (por exemplo, conexões, spools, tubos); 5. reduz a necessidade de soldagem; 6. promove a padronização da linha de produção do manifold.

[0033] O que segue é uma tabela que faz uma comparação simples de uma realização do manifold aqui revelado em relação a um manifold submarino convencional (Tabela 1):

[0034] Conforme observado acima, o manifold aqui revelado reduz substancialmente a complexidade de produção, montagem, transporte, instalação e operação de um manifold. O manifold aqui revelado pode ser produzido de qualquer material, conforme seja adequado para a aplicação. O material deve ser resistente à temperatura, pressão e ambiente corrosivo, quando dedicado a aplicações submarinas.

[0035] Continuando com referência aos desenhos, no exemplo retratado, o número e o diâmetro dos orifícios (2) e (3) e das interseções (9) (cruzamentos) pode variar dependendo das aplicações particulares. No exemplo ilustrativo aqui retratado, o manifold (10) é compreendido de dois headers (3). Entretanto, em algumas aplicações, o manifold (10) pode conter somente um único header (3), ou pode conter diversos headers (3) (por exemplo, o manifold (10) pode conter três headers (3) em que um dos headers é utilizado para teste do poço). Assim, o número de headers (3) e abertura (2) não devem ser considerados uma limitação das invenções reveladas no presente documento. Tipicamente, os headers (3) podem ter um diâmetro maior que os orifícios (2), e/ou interseções (9), embora essa configuração possa não ser necessária em todas as aplicações. Em um exemplo particular, os headers (3) podem ter um diâmetro de cerca de 250 mm, enquanto os orifícios (2) e interseções (9) podem ter um diâmetro de cerca de 130mm. Entretanto, em outras aplicações, os headers (3) e orifícios (2) podem ter o mesmo diâmetro.

[0036] As válvulas de isolamento (5), (6) aqui reveladas podem ser qualquer tipo de válvula, por exemplo, uma válvula de gaveta, uma válvula de esfera etc. que seja útil para controlar o fluxo de fluido, conforme aqui descrito. As válvulas (5), (6) são montadas ao bloco (1) por uma conexão com flange, e são montadas de modo que seu elemento de válvula, por exemplo, uma gaveta ou uma esfera, seja posicionada dentro do bloco (1). No exemplo retratado, as válvulas (5), (6) não têm seus próprios acionadores individuais, isto é, são válvulas atuadas mecanicamente que podem, em uma realização, ser acionada pelo atuador de válvula compartilhado (30) como descrito mais completamente abaixo. No entanto, como referido acima, o sistema de atuação de válvulas compartilhado (30) pode não ser empregado em todas as aplicações, isto é, em alguns casos as válvulas de isolamento (5, 6) podem ser atuadas por outros meios, como um ROV, ou cada uma das válvulas (5), (6) pode ser provida com seu próprio acionador individual (hidráulico ou elétrico), enquanto ainda alcança benefícios significativos por meio do uso da arquitetura de bloco único aqui revelado.

[0037] Com referência às Figuras 6, 6A, 7, e 7A, no exemplo retratado, o bloco (1) é compreendido de três componentes: um corpo de forma geralmente retangular (1a), uma tampa de extremidade de entrada (1b) e uma tampa de extremidade de saída (1c). As tampas de extremidade (1b) e (1c) podem ser acopladas ao corpo (1a) por uma pluralidade de parafusos, mas outros métodos de fixação são possíveis, isto é, uma braçadeira. O corpo (1a) é um bloco contínuo de material (isto é, uma forjadura de aço) que tem todos os orifícios (2), (3), (9) perfurados ou usinados no bloco de material. A Figura 7B é uma vista em perspectiva de um exemplo ilustrativo da parte de corpo (1a) do bloco (1). Conforme apresentado, os orifícios (2), (3) são perfurados no corpo (1a) junto aos orifícios (5a) para receber o elemento de válvula (não apresentado) das válvulas de isolamento (5). Em termos de fabricação do bloco (1), em alguns casos, aberturas (13a) (vide Figura 7B) podem ser formadas na parte de corpo (1a) do bloco (1), de modo a facilitar a usinagem dos diversos orifícios (2), (3), e (9) ou uma parte da formação dos orifícios em si. Algumas destas aberturas (13a) podem ser eventualmente cegadas com uma cortina de metal (13) no manifold final (vide Figuras 2, 3, 6 e 7). As tampas de extremidade (1b) (1c) podem ser parafusadas às extremidades (1y), (1z), respectivamente, da parte de corpo (1a) do bloco (1). No exemplo retratado, as tampas de extremidade (1b), (1c) são providas de superfícies externas anguladas (1x) (vide Figuras 6 e 6A) que são anguladas em relação à linha central dos orifícios de header (3) que se estendem através da parte do corpo (1a) do bloco (1). Entretanto, é possível que os orifícios não sejam angulados em todas as configurações. Por exemplo, um projeto de único header não precisaria que os orifícios sejam angulados. As Figuras 7C e 7D são vistas superior e lateral, respectivamente, de uma realização do bloco (1) que compreendia doze válvulas de isolamento (5). Conforme retratado, uma pluralidade de orifícios (5a) e (6a) é formada no bloco (1) para as válvulas (5), (6). Também é retratado nestes dois desenhos um exemplo do encaminhamento dos orifícios perfurados (2), (3) e (9) dentro do bloco (1) bem como diversas das aberturas (13a) que podem ser cegas subsequentemente. Adicionalmente, em algumas aplicações, as tampas de extremidade (1b), (1c) podem ser omitidas e o bloco pode ser um único bloco de material com os orifícios de header perfurados (3) e a pluralidade de orifícios de entrada de fluxo perfurados (2) formada dentro do único bloco de material.

[0038] No exemplo aqui retratado, todas as válvulas de isolamento de fluxo do poço (fluxo de entrada) (5) são posicionadas dentro da parte de corpo (1a) do bloco (1), enquanto as válvulas de isolamento de header (6) são posicionadas dentro da tampa de extremidade de entrada (1b). De maneira importante, diferente dos manifolds submarinos da técnica anterior, todas as válvulas de isolamento associadas ao controle do fluxo de fluido para e através do manifold (10) são posicionadas dentro de um único bloco (1) (a combinação das partes (1a-c)), junto à rede de aberturas perfuradas (usinadas) (2), (3), (9), em que o fluido pode fluir dentro do bloco (1). As válvulas de isolamento (5), (6) aqui reveladas podem ser qualquer tipo de válvula, por exemplo, uma válvula de gaveta, uma válvula de esfera etc. que pode ser útil para controlar o fluxo de fluido, conforme aqui descrito. No exemplo retratado, as válvulas (5), (6) não têm seus próprios acionadores individuais, isto é, são válvulas atuadas mecanicamente que podem em uma realização, serem atuadas pelo sistema atuação de válvulas compartilhado (30) como mais descrito completamente abaixo . No entanto, o sistema atuação de válvulas compartilhado (30) pode não ser empregado em todas as aplicações, isto é, em alguns casos as válvulas de isolamento podem ser atuadas por outros meios, como um ROV, ou cada uma pode ser provida de seu próprio acionador individual. Em um exemplo, o bloco (1) (a combinação de partes (1a-c)) aqui revelado tem uma extensão geral de cerca de 2,5 metros, uma largura geral de cerca de 1,5 metros e uma altura geral de cerca de 1 metro.

[0039] Com referência à Figura 2, no exemplo retratado, os orifícios perfurados (2) são compreendidos de uma parte inicial (2a), uma parte (2b) que constitui um sub-header de fluxo de entrada (2b) e uma parte (2c) que constitui a interseção (9) (cruzamento). As partes do sub-header de fluxo de entrada (2b) dos orifícios (2) são posicionadas aproximadamente paralelas aos headers (3). A parte de entrada (2a) dos orifícios (2) estão em comunicação fluida com o sub-header de entrada (2b). As válvulas de isolamento de fluxo do poço (5) são posicionadas alinhadas nos sub-headers de entrada (2b), de modo a direcionar o fluxo recebido por meio dos orifícios (2). Os sub-headers de entrada (2b) também estão em comunicação fluida com as interseções (9) (cruzamentos) e, por fim, os headers (3). A Figura 7A é uma vista em seção transversal obtida através do bloco (1), apresentando a parte inicial (2a) dos orifícios (2).

[0040] Com referência às Figuras 5B e 6, o manifold (10) é compreendido de quatro sistemas conectores horizontais de fluxo de admissão retos (55) que terminam com um hub externo 55A que é adaptado para ser acoplado a um conector (não apresentado) em uma linha de fluxo (não apresentado) que provê fluxo de fluido ao manifold (10). No exemplo retratado, cada um dos sistemas conectores horizontais de fluxo de admissão (55) é compreendido de um spool ou conduto (15a) (vide Figura 6) e um conector horizontal (29) (vide Figura 5A) que é acoplado ao spool (15A). Cada um dos sistemas conectores horizontais de fluxo de admissão (55) provê um caminho de fluxo livre de voltas, reto entre o hub de saída de uma linha de fluxo (não apresentado) conectado a um poço à entrada de um orifício (2) no bloco (1) - o bloco que aloja as válvulas de isolamento (5). No exemplo retratado, quatro sistemas conectores horizontais semelhantes (55) são providos para a entrada e saída dos headers (3). Mais especificamente, os sistemas conectores de header são compreendidos de quatro spools ou condutos ((15b) - entrada; (15c) - saída) e conectores horizontais associados (29). Os sistemas conectores horizontais de header proveem caminhos de fluxo livre de voltas, retos entre os hubs das linhas de fluxo (não apresentados) provendo fluido para, e recebendo fluido dos headers (3). Conforme apresentado na Figura 6, os spools ou condutos ilustrativos (15a-c) são compreendidos de um hub de entrada (16a) e um hub de interface (16b). No exemplo retratado, o hub de entrada (16a) faz interface com um hub de um conector horizontal (29), enquanto o hub de interface (16b) é acoplado diretamente ao bloco (1) ((1a), (1b) ou (1c), dependendo da conexão em questão) por meio de uma conexão com flange/parafusada. As superfícies anguladas 1x das tampas de extremidade (1b), (1c) são providas de modo que a linha central dos spools ou condutos (4b), (4c) possam ser anguladas uma distante da outra (ou divergirem uma da outra), provendo, com isso, um projeto mais compacto do manifold submarino geral. De fato, em algumas aplicações, as tampas de extremidade (1b), (1c) podem ser omitidas e os spools ou condutos (15b), (15c) podem ser acoplados diretamente às extremidades do corpo de forma geralmente retangular (1a).

[0041] Observe que diferente dos manifolds submarinos da técnica anterior, utilizando o manifold inovador aqui revelado, o caminho de fluxo horizontal entre o conector conjugado de uma linha de fluxo externo, por exemplo, de um poço ou outro manifold aos orifícios (2) ao bloco (1) que contém as válvulas de isolamento (5) é um caminho de fluxo livre de voltas, reto, sem quaisquer dobras. Com referência às Figuras 6 e 6A, uma extremidade (16b) dos sistemas conectores horizontais (55) é acoplada ao bloco (1), enquanto a outra extremidade (55A) dos sistemas conectores horizontais (55) pode ser acoplada ao conector conjugado em uma linha de fluxo de conexão. Isto é, diferente dos projetos da técnica anterior, o caminho de fluxo entre a saída de uma linha de fluxo de conexão e o bloco (1) que aloja as válvulas de isolamento é uma abertura reta tendo um diâmetro interno uniforme e o caminho de fluxo interno sem dobras ou voltas. Essa configuração de “canal reto” entre o hub das linhas de fluxo externos e a entrada/saída ao bloco (1) facilita as operações de limpeza e resulta em uma redução no tamanho e peso gerais do manifold submarino, uma vez que os spools de tubulação com voltas formadas neles podem ser omitidos com algumas realizações dos manifolds aqui revelados. No exemplo retratado, os spools ou condutos (15a-c) podem ser um componente que é usinado de uma forjadura ou pode ser um componente fabricado que é compreendido de uma seção reta do tubo com flanges soldados nas extremidades opostas. Em geral, provendo esses caminhos de fluxo livres de voltas, retos, é mais desejável que seja mais eficiente e evite problemas que possam ser associados ao fluxo de fluido em caminhos de fluxo não retos, como correntes de Foucault, erosão etc. Ademais, os sistemas conectores horizontais, no exemplo retratado, auxiliam em reduzir o tamanho geral do manifold. Mais especificamente, ao utilizar o conector horizontal (29), a conexão entre o hub mais externo (55A) dos sistemas conectores horizontais de fluxo de admissão (55), uma linha de fluxo de um poço (e/ou outros manifolds) podem ser estabelecidos remotamente. O uso desses sistemas conectores horizontais (55) permite que linhas sejam pré-instaladas (estacionados) antes da instalação do manifold. O estacionamento das linhas de fluxo também permite que o manifold seja recuperado, enquanto deixa as linhas de fluxo no lugar. O uso desses sistemas conectores horizontais (55) também facilita uma redução na quantidade de aço estrutural utilizado no manifold.

[0042] Conforme descrito acima, os orifícios/aberturas (2), (3) e as interseções (9) (cruzamentos) são orifícios de diâmetro constante, retos que são usinados (perfurados) ao bloco (1) (1a-1c). De fato, conforme observado acima, o diâmetro dos orifícios (2), (3) e das interseções (9) pode ser diferente um do outro. Esses orifícios são dimensionados, de modo a prover diâmetro suficiente para a passagem de dispositivos de limpeza, como pigs, através de um ou mais dos caminhos de fluxo definidos no bloco (1). Assim, o fluxo dos fluidos originários nos poços de produção de petróleo passará prontamente através dos orifícios (2), das interseções (9) e headers (3), isto é, a rede dos orifícios dentro do bloco (1).

[0043] Adicionalmente, utilizando o bloco inovador (1) aqui revelado, substancialmente todas as cargas de tubulação associadas ao acoplamento dos spools ou condutos (15a-c) as diversas linhas de fluxo que são acoplados ao manifold são absorvidas pelo bloco (1). Isto é, utilizando o manifold inovador e bloco (1) aqui retratados, todas ou partes significativas da disposição de membros estruturais (20b) (Vide Figura 1a) associadas aos manifolds submarinos tradicionais podem ser omitidas. Essa disposição provê reduções significativas no tamanho e peso gerais do manifold submarino inovador aqui revelado, conforme comparado aos manifolds submarino tradicionais, conforme descrito na seção de histórico deste pedido.

[0044] Adicionalmente, em relação ao manifold submarino da técnica anterior, retratado nas Figuras 1a- 1b, o manifold aqui revelado pode prover reduções significativas em tamanho e peso. Por exemplo, em relação ao manifold submarino retratado nas Figuras 1a-b, o manifold inovador retratado nas Figuras 6-8 tem um peso geral de cerca de 45 toneladas, por exemplo, cerca de 50% menos que as 90 toneladas para um manifold submarino da técnica anterior comparável, descrito na seção de histórico deste pedido. Mais especificamente, o peso dos componentes que contêm pressão do manifold compacto inovado, aqui revelado pode ser de cerca de 20 toneladas (conforme comparado a cerca de 37 toneladas para o manifold submarino da técnica anterior), enquanto o peso dos diversos membros estruturais e a base pode ser de cerca de 25 toneladas (conforme comparado a cerca de 57 toneladas para o manifold submarino da técnica anterior). Adicionalmente, o manifold inovador aqui descrito, incluindo o atuador de válvula compartilhado ilustrativo (30), tem um comprimento total de cerca de 5,5 metros, uma largura total de cerca de 4 metros e uma altura total de cerca de 3 metros. Assim, neste exemplo, o manifold inovador aqui revelado, tem uma “área de ocupação” de cerca de 22m2 no fundo do mar e ocupa cerca de 66m3 de espaço, o que é muito menor que o manifold submarino da técnica anterior comparável descrito na seção de histórico deste pedido.

[0045] Conforme será percebido pelos técnicos no assunto, após uma leitura completa do presente pedido, o manifold inovador (10) aqui revelado provê diversas vantagens em termos de fabricação, conforme comparado a manifolds tradicionais, como os descritos na seção de histórico deste pedido. Mais especificamente, o processo de fabricação para um manifold tradicional envolve a liberação de diversos componentes, válvulas, tubos, acessórios, Ts, hubs e aço estrutural etc., a um pátio de fabricação, no qual o manifold é fabricado, onde a soldagem é utilizada como o método principal de junção dos componentes. A soldagem é um processo crucial e precisa de pré-qualificação extensa dos processos de soldagem e equipe de soldagem e métodos de inspeção, como inspeções ultrassônicas e de raios X. Ao contrário, o manifold inovador aqui revelado elimina muitos destes componentes, ao perfurar diversas aberturas no bloco do manifold, utilizando operações de usinagem comprovadas, que são realizadas para outros equipamentos, como blocos de “Árvore de Natal” submarinos. Ademais, a fabricação do manifold inovador aqui revelado pode ser realizada dentro do ambiente de fabricação controlado, isto é, uma oficina de usinagem sofisticada, conforme oposto a um pátio de fabricação. Adicionalmente, em relação à fabricação de um manifold tradicional, a fabricação do manifold inovador aqui revelado envolve uma redução considerável nas operações de soldagem, o que se transforma em uma dependência reduzida da soldagem, inspeção e teste.

[0046] De acordo com os desenhos, um exemplo ilustrativo do sistema de atuação compartilhado (30) aqui descrito compreende uma ferramenta de atuação de válvula (32), que pode ser corretamente posicionada através do movimento de uma pluralidade de juntas rotativas (33, 34, 35) e um braço (60) geralmente constituído por elementos estruturais (36, 37). O sistema de atuação de válvula compartilhado (30) é operativamente acoplado ao manifold (10) em um único local, de modo que o braço (60) pode girar em torno de um eixo vertical (61) que é normal a uma superfície superior (1u) do bloco (1), ou seja, o braço (60) gira geralmente em um plano substancialmente horizontal em torno do eixo (61). Conforme descrito mais completamente abaixo, o sistema de atuação de válvula compartilhado (30) também compreende vários elementos estruturais que estão acoplados um ao outro por juntas rotativas.

[0047] Uma ferramenta (39) está ligada à extremidade do braço (60) e pode ser acionada de modo a atuar uma das válvulas (5) ou (6) no manifold (10). Os elementos estruturais (36, 37) do braço (60) têm um perfil hidrodinâmico e conecta-se a um elemento de vela (38), que ajuda a estabilizar e suavizar o movimento do braço (60) em um ambiente subaquático. O perfil hidrodinâmico foi desenvolvido para facilitar a movimentação do braço (60) em um ambiente submarino, onde as forças induzidas no braço (60) durante a movimentação do braço (60) possam ser minimizadas. O elemento de vela (38) está posicionado em torno de duas unidades (47, 48) (uma on-line e outra sendo uma sobressalente), cada uma das quais contém alguns dos elementos eletrônicos responsáveis pelo movimento autônomo do braço (60). O sistema de atuação compartilhado (30) pode ser articulado para mover o braço (60) como aqui divulgado. Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 11-13, o movimento das juntas rotativas (33, 34, 35) pode ser realizado independentemente por atuação de motores (33a, 34a, 35a) (que podem ser motores elétricos ou hidráulicos), respectivamente, de modo a causar rotação nas direções (33b, 34b, 35d) em torno do eixo de rotação das juntas rotativas (33), (34) e (35), respectivamente. A ferramenta (39) também pode ser rodada conforme necessário para atuar (abrir ou fechar) uma das válvulas (5, 6) inserindo a ferramenta (39) em um funil de haste ou guia da válvula (49) (ver Figuras 10 e 5A) de uma das válvulas (5, 6) e depois atuando a ferramenta (39) de modo a girar uma haste da válvula (não mostrada) de uma das válvulas. A haste da válvula pode ser, por exemplo, uma haste de válvula roscada que pode ser girada para abrir ou fechar o elemento de válvula das válvulas (5, 6). A ferramenta (39) é operativamente acoplada a um motor de atuação (39a) que está adaptado para girar a ferramenta (39) sobre um eixo (39b) em qualquer direção (39c) de modo a, no caso de uma válvula de gaveta, avançar a haste da válvula para fechar a válvula acionada ou retrair a haste da válvula de modo a abrir a válvula. Importantemente, o sistema de atuação compartilhado (30) aqui divulgado fornece características que permitem que ele tenha apenas uma interface rotativa 33 que atribua o sistema de atuação compartilhado geral (30) ao manifold (10) ao contrário dos sistemas de atuação compartilhados que dependem de coordenadas e trilhos cartesianos como descrito anteriormente para os sistemas de atuação compartilhados da técnica anterior.

[0048] A interface rotativa (33) entre o manifold (10) e o sistema de atuação compartilhado (30) da presente invenção é realizada através do contato de um único elemento no sistema de atuação (30) e um único elemento no manifold (10). Em um exemplo, com referência às Figuras 10, 12, 5A e 5B, o elemento único no sistema de atuação (30) consiste em um pino (51) e o único elemento no manifold (10) constitui um funil ou guia (52). No exemplo ilustrado, o pino (51) é fixado mecanicamente ao funil ou guia (52), de modo que a interface entre o pino (51) e a guia (52) define uma interface rígida que proporciona um ponto de reação contra as forças exercidas pela movimentação do braço (60). O funil ou guia (52) pode ser suportado por vários elementos estruturais (não mostrados) que estão acoplados ao bloco (1). O sistema também pode ser fornecido com um sistema de gerenciamento de cabos para controlar os cabos/linhas (elétricos ou hidráulicos ou com bateria) que são usados quando os motores de atuação (33a, 34a, 35a), por exemplo, um spool contendo os cabos/linhas que podem ser "extraídos" ou retraídos conforme necessário, pois o braço (60) é movido para atuar várias válvulas.

[0049] Devido à interface rotativa (33), a ferramenta (39) pode rodar cerca de 360 graus em torno do funil ou guia (52). A característica de interface rotativa (33) proporciona uma vantagem, permitindo a ligação do sistema de atuação compartilhado (30) ao manifold (10) após ou perto da conclusão da montagem do manifold (10). Além disso, a característica de interface rotativa (33) e a interface de pino/guia associada também aumentam a permutabilidade entre sistemas e manifolds. A característica da interface rotativa (33) e a interface de pino/guia associada também são importantes em situações de fabricação em termos de escala e facilitando a capacidade de substituir unidades defeituosas. O manifold geralmente é projetado para ser usado em águas profundas (por exemplo, 1000 - 2000m) por muitos anos (por exemplo, 25 anos), e a manutenção e instalação deste equipamento deve ser feita remotamente, por isso é desejável ter uma conexão mais simples para facilitar a instalação e remoção do sistema de atuação compartilhado (30) conforme necessário.

[0050] Além disso, a interface rotativa direta (33) e a interface pino/guia associada entre o sistema de atuação compartilhado (30) e o manifold (10) proporcionam vantagens significativas durante a operação de substituição do sistema no fundo do mar por veículos operados remotamente (ROVs). Essa vantagem é devido ao uso da conexão rotatória de interface única (33), em vez de múltiplas interfaces com o manifold, permitindo assim fácil instalação e remoção do sistema de atuação compartilhado (30). Adicionalmente, para facilitar as operações de substituição, os elementos estruturais (36, 37) do sistema podem ser construídos de material compósito leve (41) e preenchido com elementos flutuantes (42), de modo que o peso submerso da unidade seja, em média, inferior a 100 kg, sendo esse peso o limite aceitável pela maioria dos operadores ROV para içamento com manipuladores operados por motores elétricos ou hidráulicos.

[0051] A Figura 9 retrata dois conectores elétricos (45, 46) para um ROV para poder conectar jumpers às linhas submarinas, uma para a unidade de potência e outra para a comunicação com uma unidade superior.

[0052] Outras vantagens do sistema de atuação (30) aqui divulgado em relação aos sistemas baseados em coordenadas cartesianas da técnica anterior descritos na seção do histórico deste pedido estão relacionados à proteção dos mecanismos responsáveis pelo movimento da ferramenta (39) a partir de efeitos adversos do ambiente, por exemplo, corrosão, crescimento de limo e depósitos de magnésio devido a sistemas de proteção catódica e crescimento da vida marinha. No sistema de atuação compartilhado (30) aqui divulgado, o posicionamento da ferramenta (39) na posição desejada (por exemplo, acima de uma válvula que deve ser atuada) é realizado por meio de articulações rotativas motorizadas de atuação (juntas rotativas (33, 34, 35)), de modo a causar o movimento dos elementos estruturais (36, 37), que transformam o movimento rotativo das juntas no movimento desejado e o posicionamento da extremidade do braço (60) onde a ferramenta operadora (39) está posicionada. Assim, todos os componentes que são utilizados para causar o movimento do sistema de atuação compartilhado (30) aqui divulgado têm partes móveis deslizantes que estão contidas em juntas rotativas. Os mecanismos ou elementos das juntas rotativas são selados da exposição ao ambiente externo e são ainda protegidos por óleo lubrificante de modo a proteger os mecanismos ou elementos de possíveis efeitos adversos do meio ambiente, conforme descrito acima. Observe que esta proteção ao ambiente não é possível ou prática quando se utilizam mecanismos de deslizamento relativamente longos (por exemplo, trilhos) comumente encontrados em sistemas de atuação compartilhados baseados em coordenadas cartesianas da encontrados na técnica anterior como os trilhos necessários, que são usados para posicionar um atuador de válvula na localização desejada, tipicamente expostas à água do mar.

[0053] A estratégia de usar juntas rotativas para conduzir os movimentos de translação pode ser observada tanto para alcançar o movimento horizontal quanto para alcançar o movimento vertical da ferramenta (39), através do uso de um mecanismo de quatro barras.

[0054] Outra vantagem apresentada pelo sistema de atuação compartilhado (30) aqui revelado compreende a minimização da energia necessária para o movimento dos componentes do braço (60) e, por último, da ferramenta (39). A redução é uma consequência da geometria hidrodinâmica nos elementos estruturais (36, 37) do sistema e a utilização de uma estrutura com a vela (38) oposta aos elementos estruturais (36, 37) de modo que o momento imposto pelas correntes marinhas que atuam sobre o sistema é neutralizado. Por exemplo, um robô dedicado (na forma do sistema de atuação de válvula compartilhada representado (30)) poderia ser fornecido no manifold (10) enquanto outro robô dedicado poderia ser adicionado a uma árvore de Natal ou PLET ou PLEM. O aço estrutural (57) e a tampa (11) mostrados nas Figuras 12 e 13 pretendem mostrar que o braço (60) pode ser utilizado no novo manifold (10) e/ou numa estrutura separada (sem a tampa 11).

[0055] Nesse sentido, o sistema de atuador compartilhado (30) aqui divulgado também pode ser vantajosamente aplicado à execução de outras tarefas além do funcionamento das válvulas (5, 6) no manifold 10. Isto é, pela inclusão de ferramentas apropriadas que podem ser ligados ou substituídos pela ferramenta (39), outras operações podem ser realizadas com o sistema de atuação (30) aqui divulgado, por exemplo, ferramentas associadas como sistemas de detecção de vazamento, câmeras, leitores de sensores, transdutores, entre outros, podem ser anexados ou substituir a ferramenta (39). Adicionalmente, o sistema de atuação compartilhado (30) pode ser expandido para executar tarefas em outros equipamentos submarinos, como árvores de Natal, Módulo de finalização de tubulação (PLEM), Terminação de fim de tubulação (PLET) e outros. Consequentemente, tal equipamento submarino pode incluir um ou mais sistemas de atuação compartilhados (30) aqui revelados.

[0056] Em um exemplo ilustrativo, o sistema de atuação compartilhado (30) aqui divulgado é adaptado para uso no posicionamento da ferramenta (39) em qualquer interface de válvula submersa em uma estação de produção de óleo localizada na estrutura submarina. Em geral, o sistema de atuação compartilhado (30) compreende uma ferramenta de atuação (39) que pode ser posicionada pela atuação das juntas rotativas (33, 34, 35) e elementos estruturais (36, 37) que têm um perfil hidrodinâmico e se conectam a um elemento de vela (38) adequado para o movimento no ambiente submarino.

[0057] Num exemplo particular, a ferramenta de atuação (39) aqui descrita é adaptada para interação com interfaces de válvula e pode, por exemplo, ser uma ferramenta rotativa para abrir e fechar válvulas, por exemplo, as válvulas de isolamento (5, 6) descritas acima. A ferramenta de atuação (39) pode ser posicionada em uma parte distal de um conjunto de elementos estruturais (36, 37), na forma de braços, conectados um ao outro por juntas rotativas 33, 34, 35. O grau de liberdade para a parte com a ferramenta (39) depende assim do número de braços e juntas e do tipo de juntas na montagem. Os elementos estruturais (36, 37) ou pelo menos um dos elementos estruturais têm um perfil hidrodinâmico na medida em que, quando é movido através da água, o bordo dianteiro do elemento que se move em frente da água quando movido através da água possui uma seção transversal mais fina em comparação com a parte posterior do mesmo elemento estrutural. Como um elemento estrutural longitudinal pode normalmente ser operado em um plano em relação ao elemento estrutural ao qual está ligado, girando em torno de um eixo na articulação rotativa que é perpendicular à direção longitudinal do elemento estrutural, o elemento estrutural pode ser formado com uma relativa seção transversal mais fina em duas arestas opostas uma contra a outra em comparação com a parte posterior do elemento estrutural nas direções de movimento. O elemento estrutural distal pode, em uma configuração em conjunto com os outros elementos estruturais adicionais e as juntas, estar disposto para ser rotacional em torno de dois eixos paralelos e possivelmente também um eixo perpendicular a estes dois eixos. Estes são apenas exemplos ou possíveis graus de liberdade dos diferentes elementos e como eles podem ser feitos com um perfil hidrodinâmico. O elemento de vela (38) pode ser ligado ao conjunto de elementos estruturais e juntas, numa posição oposta em comparação com a ferramenta de atuação. O elemento de vela (38) tem uma função de proporcionar estabilidade ao conjunto de elementos estruturais e juntas, pois esta é girada e estendida para interagir com diferentes interfaces de válvulas. O elemento de vela (38) contém duas unidades (47, 48) (uma online e a outra sobressalente) que contêm os elementos eletrônicos como a unidade de movimento robótico e a unidade de transmissão robótica responsável pelo movimento autônomo do braço.

[0058] Conforme mencionado acima, o sistema de atuação compartilhado (30) pode compreender uma única interface rotativa (33) com o equipamento submarino (por exemplo, um manifold 10) com base na interface entre um único elemento no sistema de atuação (30) e um único elemento no equipamento. Numa forma de realização ilustrativa, o elemento no sistema de atuação (30) é um pino (51) e o elemento no manifold é um funil (52). Também é possível ter diferentes interfaces únicas, ou ter o funil (52) e o pino (51) dispostos em partes opostas do sistema de atuação (30) e do equipamento, respectivamente.

[0059] De acordo com outro aspecto, é proporcionado um sistema de atuação compartilhado (30) para posicionar uma ferramenta (39) em relação a várias interfaces de válvula em uma estrutura submarina como um manifold. Durante o funcionamento normal, o sistema de atuação compartilhado (30) está ligado à estrutura submarina. Pode ser disposto para ser recuperável separadamente da estrutura submarina e pode ter meios de recuperação (não mostrados), por exemplo, em um dispositivo de fixação para uma ROV ou linha desdobrada a partir da embarcação. Anexado ao dispositivo de conexão há pelo menos um elemento estrutural, possivelmente dois, três ou quatro elementos estruturais, todos conectados entre si através de juntas rotativas, proporcionando pelo menos dois graus de liberdade para uma extremidade distal dos elementos de estrutura onde uma ferramenta de atuação (39) está posicionada. A montagem de elementos estruturais e juntas rotativas podem, por exemplo, fornecer três graus de liberdade para a extremidade distal da montagem. A ferramenta (39) está posicionada para interação com as interfaces de válvula ou outro equipamento na estrutura submarina. Os elementos estruturais estão ainda ligados a um elemento de vela (38). O elemento de vela (38) é concebido para manter as unidades de movimento robotizado e de condução responsáveis para controlar os movimentos do braço robótico e compensar o peso. Os elementos estruturais montados podem ser de diferentes tipos e alguns podem ser semelhantes. Em uma realização possível, os elementos estruturais podem ser um poste rotativo em torno do seu próprio eixo, um elemento de união disposto girando em relação ao posto em torno de um eixo perpendicular ao eixo de rotação do poste e um elemento braçal ligado ao elemento de união que forma um elemento distal na montagem. O elemento braçal também pode estar ligado rotativamente ao elemento de união com um eixo de rotação, principalmente paralelo ao eixo de rotação do poste.

[0060] De acordo com outro aspecto, o sistema de atuação (30) aqui revelado compreende um sistema de controle disposto para operar o braço (60). A operação consiste em mover as juntas rotativas para posicionar a ferramenta (39) em relação à interface de válvula desejada para interação com uma válvula particular. O sistema de controle pode ser fornecido integral com o sistema de atuação (30) ou pode ser ligado aos elementos estruturais (36, 37) do sistema. O sistema de atuação (30) opera de forma autônoma, conhecendo os movimentos necessários para atingir a posição desejada da ferramenta (39). No exemplo ilustrado, o sistema de controle está posicionado dentro do elemento de vela (38), que contém os sistemas eletrônicos necessários para operar o sistema de atuação (30). O sistema eletrônico é composto por uma unidade de acionamento robótico e uma unidade de movimento robótico. A unidade de movimento robótico possui uma placa eletrônica de controle de movimento, placas de alimentação do sistema, com acopladores de linha e memórias. A unidade de acionamento robótico possui o motor e a fonte de alimentação. O sistema de controle também pode compreender uma unidade de comunicação para comunicação com um operador localizado remotamente. Essa comunicação pode ser realizada usando ferramentas e técnicas de comunicação com fio rígido ou sem fio. As articulações rotativas são operadas por sinais provenientes da unidade eletrônica e um sinal remoto de uma unidade de controle disposta na estrutura submarina ou um transmissor ou unidade de comunicação disposta na estrutura submarina que recebe sinais de operação de um operador remoto.

[0061] De acordo com outro aspecto do assunto aqui descrito, também é proporcionado um sistema submarino, que compreende uma estrutura submarina e um sistema de atuação compartilhado (30) de acordo com o que é explicado acima, em que o sistema de atuação compartilhado (30) está conectado à estrutura submarina em uma posição fixa. Além disso, neste exemplo, há pelo menos dois elementos estruturais (36, 37) conectados por uma articulação rotativa, dispostos de tal forma que a ferramenta (39) na extremidade distal dos elementos estruturais (36, 37) ou braço (60) pode ser operada para interagir com várias interfaces de válvula dispostas em torno desta posição fixa e a diferentes distâncias radiais da posição fixa.

[0062] Em outro exemplo, o sistema de atuação (30) pode ser, de fato, um sistema de atuação independente que pode ser posicionado no fundo do mar, sem estar conectado a um umbilical da superfície. Em tal forma de realização, o sistema de atuação (30) pode ser acoplado operativamente a um dispositivo móvel, tal como e ROV (que não está acoplado à superfície por umbilicais) ou pode ser montado numa estrutura submarina de tal modo que o sistema de atuação (30) possa ser usado para executar qualquer uma das várias operações em uma variedade de itens de equipamentos submarinos, por exemplo, árvores, linhas de fluxo, manifolds, etc. Nesta realização particular, uma pluralidade de ferramentas (não mostradas) para realizar uma variedade de serviços diferentes podem ser localizados ou posicionados em ou perto de uma "casa" submarina para o sistema de atuação (30), e eles podem ser acessados conforme necessário pelo sistema de atuação (30) de modo a permitir que ele execute a função pretendida sobre esse equipamento submarino.

[0063] As realizações particulares descritas acima são apenas ilustrativas, uma vez que a invenção pode ser modificada e praticada de modos diferentes, porém equivalentes, obvias para os especialistas na técnica, tendo o benefício dos ensinamentos aqui apresentados. Por exemplo, as etapas do processo estabelecidas acima podem ser realizadas em uma ordem diferente. Além disso, nenhuma limitação se destina aos detalhes de construção ou design aqui mostrados, exceto como descrito nas reivindicações abaixo. É, portanto, evidente que as realizações particulares descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas essas variações são consideradas dentro do alcance e espírito da invenção. Observe que o uso de termos, como "primeiro", "segundo", "terceiro" ou "quarto" para descrever vários processos ou estruturas nesta especificação e nas reivindicações anexadas é usado apenas como referência abreviada para tais etapas/estruturas e não implica necessariamente que essas etapas/estruturas sejam realizadas/formadas naquela sequência ordenada. Claro, dependendo da linguagem de reivindicação exata, uma sequência ordenada de tais processos pode ou não ser necessária. Consequentemente, a proteção aqui procurada é conforme estabelecido nas reivindicações abaixo.

Claims

1. SISTEMA PARA RECEBER FLUXO DE FLUIDO A PARTIR DE UMA PLURALIDADE DE LINHAS DE FLUXO EXTERNAS, estando cada uma das linhas de fluxo externas conectadas a uma respectiva fonte de uma pluralidade de fontes de fluido a ser fornecido ao sistema, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: um manifold (10) compreendendo: um bloco (1); pelo menos um orifício de header (3) perfurado formado dentro do bloco (1); pelo menos um orifício de interseção (9) perfurado formado dentro do bloco (1); uma pluralidade de orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) formados dentro do bloco (1), em que o número de orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) corresponde ao número da pluralidade de linhas de fluxo externas, sendo os orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) estando em comunicação fluida com pelo menos um header (3) através de pelo menos um outro orifício de interseção (9) perfurado; uma pluralidade de válvulas de isolamento (5, 6) acopladas ao bloco (1) em que o elemento de válvula de cada uma das válvulas de isolamento está posicionado dentro do bloco; e um sistema de atuação de válvula compartilhado (30) que é operativamente acoplado ao manifold (10) em um único local, o sistema de atuação de válvula compartilhado (30) compreendendo: um braço (60) que é adaptado para girar em torno de um eixo (61) que é normal à superfície superior (1u) do bloco (1); uma pluralidade de elementos estruturais (36, 37) que são acoplados um ao outro por meio de juntas rotativas (33, 34, 35); e uma ferramenta (39) que é adaptada para engatar e atuar uma de uma pluralidade de válvulas de isolamento (5, 6).

2. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que cada uma das juntas rotativas (33, 34, 35) é acoplada a um motor de atuação (33a, 34a, 35a).

3. SISTEMA de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada um dos motores de atuação é um dentre um motor elétrico ou hidráulico.

4. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de atuação de válvula compartilhado (30) é operativamente acoplado ao manifold (10) por um pino (51) e um funil guia (52) que é adaptado para receber o pino.

5. SISTEMA de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pino (51) é parte do braço (60) e o funil guia (52) é acoplado ao bloco (1).

6. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as juntas rotativas (33, 34, 35) são seladas de um ambiente externo.

7. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um sistema de controle para posicionar a ferramenta (39) em relação a uma localização desejada para atuar uma de uma pluralidade de válvulas de isolamento (5, 6).

8. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um sistema de controle para atuar cada um dos motores (33a, 34a, 35a) acoplados às juntas rotativas (33, 34, 35).

9. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o manifold (10) compreende pelo menos dois orifícios de header perfurados (3), pelo menos quatro orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) e em que a pluralidade de válvulas de isolamento compreende duas válvulas de isolamento de header (6), cada uma dos quais estão posicionados em um dos dois orifícios de header perfurados e oito válvulas de isolamento de fluxo (5), em que, para cada orifício de entrada de fluxo perfurado, duas das oito válvulas de isolamento de fluxo são acopladas ao bloco (1) de modo a direcionar fluxo de fluido recebido no orifício de entrada de fluxo perfurado para pelo menos um dos dois orifícios de header perfurados (3).

10. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bloco (1) é compreendido por uma porção de corpo (1a), uma porção da tampa de entrada (1b) e uma porção da tampa de saída (1c).

11. SISTEMA de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de válvulas de isolamento compreende uma válvula de isolamento de header (6) acoplada à porção da tampa de entrada (1b) do bloco (1) e uma pluralidade de válvulas de isolamento de fluxo (5) acopladas à porção de corpo (1a) do bloco (1) de modo a direcionar o fluxo de fluido recebido dentro dos orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) para pelo menos um orifício de header (3).

12. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bloco (1) é um bloco único de material com pelo menos um orifício de header perfurado (3) e a pluralidade de orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) formados dentro do único bloco de material.

13. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma pluralidade de sistemas conectores horizontais (55), cada um dos quais define um caminho de fluxo interno direto e sem curva dentro do sistema conector horizontal, cada sistema conector horizontal possuindo uma primeira extremidade que é acoplada ao bloco (1) e em comunicação fluida com um dos orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) e uma segunda extremidade que possui um hub (55A) que é adaptado para ser acoplado a um hub de saída de uma única linha das linhas de fluxo externas.

14. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um orifício de header (3) tem um primeiro diâmetro e cada um dos orifícios de entrada de fluxo perfurado (2) tem um segundo diâmetro, sendo o primeiro diâmetro maior ou igual que o segundo diâmetro.

15. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas fontes de fluido a serem fornecidas ao sistema compreendem uma pluralidade ou de poços de óleo / gás ou outro manifold.

16. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as válvulas de isolação (5, 6) são válvulas de gaveta.

17. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que há pelo menos dois orifícios de header (3).