BR112018072021B1 - Elemento flutuante, combinação de uma estrutura submarina e um elemento flutuante e método para proporcionar flutuação a uma estrutura submarina - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para produzir flutuação em uma estrutura submarina, tal como um feixe de tubulação, compreende prender na estrutura um tubo de flutuação alongado rígido que define um envelope que pode ser inundado. O envelope é disposto para conter uma massa de macroesferas flutuantes. Múltiplas aberturas penetram em uma parede tubular do tubo de flutuação, em comunicação de fluido com o vazio que se estende entre as macroesferas dentro do tubo. O vazio inunda através das aberturas quando o tubo de flutuação é submerso, com o que as macroesferas aplicam impulso ascendente flutuante no tubo de flutuação circundante e, portanto, na estrutura submarina na qual o tubo está rigidamente preso.

Description

[0001] A presente invenção refere-se à provisão de flutuação em aplicações submarinas.

[0002] A técnica da engenharia submarina exige elementos flutuantes que resistirão ao esmagamento sob a pressão hidrostática no uso. Por exemplo, elementos flutuantes podem ser presos ou incorporados em uma estrutura ou aparelho usado na indústria de petróleo e gás submarina, tais como uma linha de escoamento, um tubo ascendente, um feixe de tubulação ou um ROV.

[0003] Em algumas aplicações submarinas, a flutuação precisa ser provida para uma estrutura ou aparelho somente temporariamente, por exemplo, como um auxiliar para reboque e instalação. A flutuação precisa então ser removida ou reduzida, de modo que a estrutura ou aparelho possa acomodar estavelmente no fundo do mar.

[0004] Uma maneira convencional para remover ou reduzir a flutuação é remover um elemento flutuante, por exemplo, soltando uma boia ou cortando as tiras que prendem tal elemento a uma estrutura submarina ou aparelho.

[0005] Outra maneira convencional para reduzir a flutuação de uma estrutura submarina ou aparelho é adicionar lastro. Isso pode ser realizado adicionando equipamento de peso, tais como correntes ou pedaços de pesos na estrutura ou aparelho ou inundando um tanque de flutuação da estrutura ou aparelho com um fluido relativamente denso, mais convenientemente água do mar. Entretanto, tais operações podem ser desafiadoras ou não práticas para executar, especialmente em águas profundas e em grandes estruturas.

[0006] É conhecido utilizar um cano de aço cheio com gás como um tanque de flutuação em aplicações de águas rasas envolvendo profundidades de até aproximadamente 200 m. Tal cano pode ser usado como um cano transportador em um feixe da tubulação que integra os sistemas de aquecimento, força e controle com várias linhas de escoamento para os fluidos de produção ou para a injeção de água, gás ou substâncias químicas. O feixe é montado e testado em terra e é então lançado e transportado para sua localização no mar, por exemplo, usando o método de reboque de profundidade controlada (CDTM) que envolve suspender o feixe entre dois navios de reboque. Na chegada ao local da instalação, depois que o feixe é manobrado para a orientação desejada, o cano transportador é inundado para abaixar o feixe para o fundo do mar e para estabilizar o feixe na sua localização final.

[0007] O risco de esmagamento sob a pressão hidrostática impede o uso de tanques de flutuação cheios com gás em operações em águas profundas, que podem envolver profundidades de até 3.000 m. Em princípio, grandes elementos flutuantes contendo gás precisariam de tais paredes grossas para uso em águas profundas que seu custo seria proibitivo e sua sustentação flutuação seria deslocada substancialmente pelo seu peso.

[0008] Como um resultado desses desafios, é bem conhecido providenciar flutuação em águas profundas usando uma massa granular de esferas flutuantes ou contas. As esferas flutuantes tipicamente têm uma parede esférica rígida ou casca de vidro, cerâmica, metal, polímero ou compostos circundando um núcleo leve ou um interior oco que contém um gás, tais como ar ou nitrogênio.

[0009] As esferas flutuantes podem ser usadas, por exemplo, em espumas sintáticas tendo uma estrutura composta binária que compreende microesferas rígidas ocas, microbalões ou contas embutidas em uma matriz rígida. Tais microesferas tipicamente têm um diâmetro externo substancialmente menor do que 1 mm, quer dizer, 10 μm a 200 μm. Elas têm uma gravidade específica que é baixa o suficiente e uma fração de volume que é alta o suficiente, a granel, para conferir flutuação positiva substancial em um corpo de espuma sintática para dentro do qual elas são incorporadas. Por meio de exemplo, esferas flutuantes de vidro são vendidas a granel por 3M™ como 'Glass Bubbles', em várias categorias.

[0010] Também é conhecido que as espumas sintáticas contenham macroesferas que têm um diâmetro externo típico em uma faixa de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 50 mm ou mais, porém geralmente maior do que 10 mm. As macroesferas tipicamente compreendem uma casca rígida de resina de epóxi que pode incluir elementos de reforço, tais como fibras de vidro picadas ou fibras de carbono. Isso possibilita que elas sustentem a pressão hidrostática das águas profundas até, a saber, 3.000 m, igualando a uma pressão de aproximadamente 30 mPa (300 bar) na água do mar. A casca pode ser suportada em um núcleo leve oco ou sólido como exemplificado pelo ensinamento de FR 2572986. Algumas espumas sintáticas compreendem uma mistura de microesferas e macroesferas.

[0011] As dimensões exemplares das microesferas e macroesferas apresentadas acima são dadas para facilidade de entendimento e não são planejadas para serem limitadoras. Nem é essencial que as esferas flutuantes ou contas precisem ser perfeitamente esféricas. Entretanto, esfericidade substancial é uma vantagem para maximizar a resistência ao esmagamento, para minimizar o uso do material e para simplificar o acondicionamento.

[0012] Espuma sintática é apenas um exemplo do uso de uma massa granular de esferas flutuantes. Por exemplo, esferas flutuantes podem ser suportadas em um líquido - provendo o que é conhecido na técnica como 'flutuação líquida' - ou circundadas por um gás. Esferas flutuantes podem ser mantidas em um tanque de flutuação rígido ou em um saco flexível. De forma mais geral, é possível que um elemento flutuante contenha macroesferas substancialmente sem matriz nos vazios intersticiais entre elas. Onde não existe matriz, as macroesferas são mantidas juntas como um material a granel granular em um envelope, tais como um cano ou um saco, que pode ser preso ou embutido em uma estrutura submarina ou aparelho.

[0013] O envelope preferivelmente mantém as macroesferas em uma configuração firmemente acondicionada para maximizar o fator de acondicionamento, expresso como uma porcentagem do volume interno que é ocupado pelas macroesferas. Por exemplo, a vibração de uma massa de macroesferas substancialmente idênticas para acomodá-las em formações relativamente estáveis dentro de um envelope pode obter um fator de acondicionamento além de 60%, até mesmo se aproximando de 70%.

[0014] Um envelope rígido contendo macroesferas poderia ser vedado como um tanque de flutuação para reter um gás nos vazios entre as macroesferas. Nesse caso, as macroesferas sustentarão o envelope e proporcionarão uma flutuação secundária na eventualidade que o envelope não seja jamais inundado. Entretanto, se as macroesferas são acondicionadas firmemente no envelope para minimizar os vazios entre elas, o gás no envelope não pode ocupar mais do que 30% a 40% do volume interno. Consequentemente, colocando lastro pela inundação da fração do volume interno que foi previamente ocupado pelo gás pode não adicionar peso suficiente para estabilizar uma estrutura submarina ou aparelho no fundo do mar.

[0015] Um problema em vedar um envelope rígido contendo gás é que, como um tanque de flutuação, as paredes do envelope precisam ser grossas e rígidas e, portanto, muito onerosas e pesadas para aplicações em águas profundas. De preferência, portanto, o envelope tem aberturas, de modo a admitir a água do mar no seu interior para inundar os vazios entre as macroesferas. Isso significa que o envelope não precisa resistir à pressão hidrostática e assim pode ser fino, leve e barato e pode ser rígido ou flexível.

[0016] Onde o interior de um envelope circundando uma massa de macroesferas é inundado, o impulso para cima flutuante surgirá do deslocamento da água do mar correspondendo com o volume externo agregado das macroesferas dentro do envelope. As forças do impulso para cima são transferidas das macroesferas para o envelope circundante e de lá para a estrutura submarina ou aparelho no qual o envelope está preso, ou para dentro do qual o envelope é incorporado.

[0017] Como o espaço desocupado dentro de um envelope inundado contendo uma massa de macroesferas será cheio pela água do mar, o fator de acondicionamento determina a flutuação agregada de um elemento flutuante compreendendo um envelope de um dado tamanho. Um alto fator de acondicionamento possibilita que um envelope relativamente pequeno e barato mantenha macroesferas suficientes para produzir o grau desejado de flutuação.

[0018] Como um exemplo dessa abordagem, JP 4983003 divulga uma boia oca flexível contendo macroesferas e faz provisão limitada para a água do mar fluir ao redor das macroesferas dentro da boia. Especificamente, a boia em JP 4983003 tem uma abertura de entrada e uma de saída respectivamente no fundo e no topo da boia. Ao afundar a boia no mar, a água fluirá através da boia e ao redor das macroesferas da abertura de entrada para a abertura de saída.

[0019] Uma boia flexível discreta como essa divulgada em JP 4983003 não pode ser usada praticamente para conferir flutuação em um grande elemento submarino alongado, tal como um feixe de tubulação.

[0020] Contra esse precedente, a presente invenção apresenta um elemento flutuante, que compreende um tubo de flutuação alongado rígido definindo um envelope que pode ser inundado que mantém uma massa de macroesferas flutuantes no interior. Para inundar o envelope, o tubo de flutuação tem múltiplas aberturas que penetram em uma parede tubular do tubo de flutuação, em comunicação de fluido com um vazio que se estende entre e ao redor da massa das macroesferas dentro do tubo de flutuação. Cada abertura tem um diâmetro que é menor do que o diâmetro das macroesferas, de modo a reter as macroesferas no tubo de flutuação. O vazio é inundado com água.

[0021] As macroesferas são adequadamente mais largas do que as aberturas na parede tubular do tubo de flutuação, de modo a ficar retidas no tubo de flutuação. Por exemplo, as aberturas na parede tubular do tubo de flutuação não podem ser maiores do que 10 mm de diâmetro. As macroesferas ficam otimamente entre 15 mm e 35 mm de diâmetro.

[0022] O elemento flutuante pode ainda compreender estruturas de conexão, tal como armações ou fixações, tal como tiras, para prender o tubo de flutuação em uma estrutura submarina. Tais estruturas ou fixações podem ser espaçadas longitudinalmente ao longo do tubo de flutuação e adequadamente se estenderem na transversal ou ortogonal com relação a um eixo longitudinal central do tubo de flutuação.

[0023] O tubo de flutuação é adequadamente de polímero ou de material composto de polímero, pode ser esburacado ao longo do seu comprimento e/ou pode ter uma ou mais extremidades fechadas. Uma ou mais das extremidades fechadas é adequadamente definida por um acesso proporcionando um fechamento móvel ou removível ao interior do tubo de flutuação para carregamento ou remoção das macroesferas.

[0024] As macroesferas podem ficar contidas dentro de um ou mais recipientes auxiliares que podem ser inundados dentro do tubo de flutuação, por exemplo, um saco esburacado penetrado por furos que são menores do que as macroesferas contidas no interior. Tais recipientes auxiliares dentro do tubo de flutuação podem ser ligados em série longitudinal.

[0025] O conceito inventivo compreende uma combinação de uma estrutura submarina e um elemento flutuante da invenção, preso na estrutura submarina.

[0026] Onde a estrutura submarina é alongada, tal como um feixe de tubulação, o tubo de flutuação adequadamente se estende ao longo e substancialmente paralelo à estrutura submarina. Por exemplo, o tubo de flutuação pode ser preso externamente a um feixe de tubulação ou pode ficar localizado dentro de um cano transportador externo de um feixe de tubulação. Em qualquer caso, o tubo de flutuação é convenientemente preso em armações de guia espaçadas na longitudinal, que se estendem transversalmente do feixe de tubulação.

[0027] O conceito inventivo se estende para um método para proporcionar flutuação a uma estrutura submarina, esse método compreendendo prender na estrutura um tubo de flutuação alongado rígido definindo um envelope que pode ser inundado contendo uma massa de macroesferas flutuantes e imergir o tubo de flutuação contendo a massa de macroesferas flutuantes, enquanto inundando o vazio através de múltiplas aberturas que penetram em uma parede tubular do tubo de flutuação, cujo vazio se estende entre e circunda a massa de macroesferas dentro do tubo de flutuação.

[0028] A massa de macroesferas pode ser colocada no tubo de flutuação antes ou depois de prender o tubo de flutuação na estrutura. Convenientemente, a massa de macroesferas pode ser colocada dentro do tubo de flutuação através de pelo menos uma extremidade aberta do tubo de flutuação, e depois a ou cada extremidade aberta pode ser fechada. A massa de macroesferas pode ser colocada, por exemplo, dentro do tubo de flutuação em porções discretas individualmente contidas.

[0029] O tubo de flutuação contendo a massa de macroesferas flutuantes pode então ser imerso para inundar o vazio que circunda as macroesferas dentro do tubo de flutuação.

[0030] Quando a flutuação deve ser reduzida, o tubo de flutuação pode ser solto subsequentemente da estrutura submarina. Alternativamente, pelo menos um pouco da massa das macroesferas pode ser removida ou destruída no tubo de flutuação, enquanto o tubo de flutuação permanece preso na estrutura submarina.

[0031] Por exemplo, macroesferas podem ser removidas do tubo de flutuação enquanto as macroesferas estão contidas em um saco ou outro recipiente auxiliar. Dessa maneira, é possível remover uma ou mais porções discretas da massa das macroesferas do tubo de flutuação enquanto deixando uma ou mais outras porções discretas dessa massa no tubo de flutuação.

[0032] A invenção apresenta uma solução de flutuação altamente eficiente e com um custo efetivo. Ela facilita um dispositivo de flutuação estreito e alongado, ao contrário das boias sólidas ou tanques que são substancialmente de forma esférica ou de paralelepípedo.

[0033] Em resumo, as modalidades da invenção apresentam um sistema de flutuação para uma estrutura submarina, o sistema compreendendo: pelo menos um tubo de flutuação rígido que tem furos laterais de pequeno diâmetro e que contém macroesferas flutuantes, cujo diâmetro é maior do que o diâmetro dos furos e recursos de conexão para prender o tubo de flutuação na estrutura submarina.

[0034] Alternativamente, quando as macroesferas estão contidas dentro de uma cobertura permeável, o diâmetro dos furos laterais do tubo de flutuação não precisa ser menor do que as macroesferas, porém somente razoavelmente menor do que a cobertura. Isso é porque o risco de derramamento é limitado pela cobertura, enquanto que a malha/perfurações da cobertura realmente precisam ser menores do que as esferas.

[0035] A invenção também apresenta um método para flutuar uma estrutura submarina, esse método compreendendo: conectar pelo menos um tubo de flutuação rígido na estrutura submarina, esse tubo de flutuação tendo uma pluralidade de furos de diâmetro pequeno; encher o tubo de flutuação com macroesferas, cujo diâmetro é maior do que o diâmetro dos furos no tubo de flutuação; fechar uma ou mais extremidades do tubo e flutuar a estrutura submarina no mar. Convenientemente, o tubo de flutuação pode ser cheio com macroesferas através de uma extremidade aberta do tubo que é subsequentemente fechada.

[0036] O tubo de flutuação pode ser, por exemplo, de HDPE, PE ou PVC e pode ser fixado em uma estrutura submarina alongada por uma ou mais armações ou outras estruturas de conexão ou fixações.

[0037] A estrutura submarina é adequadamente um feixe de tubulação. A conexão do tubo de flutuação na estrutura pode ser efetuada amarrando com fita o tubo de flutuação na estrutura. Onde a estrutura é um feixe de tubulação, a conexão do tubo de flutuação na estrutura pode ser efetuada apertando ou de outra forma prendendo o tubo de flutuação nas armações de guia transversais do feixe.

[0038] As macroesferas podem ficar soltas dentro do tubo de flutuação, não restritas a não ser pelo próprio tubo, ou podem ficar contidas dentro de pelo menos uma cobertura permeável dentro do tubo, cuja cobertura pode ser flexível. Tal cobertura pode ser de tecido ou pode ser um saco de polímero perfurado ou poroso ou pode ser uma rede, cujo tamanho da malha é menor do que o diâmetro das macroesferas. Isso permite que as aberturas no tubo de flutuação sejam mais largas do que as esferas, embora não mais largas do que a cobertura.

[0039] Uma multiplicidade de furos é produzida nas paredes do tubo de flutuação para garantir inundação confiável e pronta e equalização de pressão. Os furos podem ser menores do que 10 mm. O diâmetro das macroesferas pode ser maior do que 10 mm, porém de preferência menor do que 50 mm. Otimamente, as macroesferas ficam entre 15 mm e 35 mm de diâmetro.

[0040] O uso de esferas flutuantes dentro de um envelope inundado possibilita que os benefícios dos feixes de tubulação sejam estendidos para aplicações em águas profundas. Por exemplo, um feixe pode compreender um elemento flutuante na forma de um tubo de flutuação ou cano que é cheio com macroesferas. Os vários outros canos e cabos do feixe podem ser mantidos em relação mútua por armações de guia transversais espaçadas ao longo do tubo de flutuação. Tipicamente, a estabilidade exige que o tubo de flutuação fique acima das várias linhas de escoamento no feixe.

[0041] As macroesferas no tubo de flutuação produzem a flutuação exigida para rebocar o feixe de um pátio de montagem para um local de instalação. O tubo de flutuação tem furos para permitir a livre circulação de água para inundar os vazios ao redor das macroesferas e assim impedir o fechamento do cano sob pressão hidrostática. Assim, o tubo de flutuação pode ser de polímero leve ou de compostos de polímero reforçados com fibra.

[0042] Quando é necessário reduzir a flutuação sem adicionar lastro separado, o elemento flutuante pode ser solto da estrutura submarina associada enquanto retendo as macroesferas no interior. Isso pode permitir, por exemplo, que a estrutura submarina associada acomode de forma estável no fundo do mar. Alternativamente, as macroesferas podem ser implodidas ou destruídas dentro do envelope, enquanto o envelope inundado permanece preso na estrutura submarina, por exemplo, iniciando uma cadeia em cascata de ondas de choque implosivas que percorrem através da massa das macroesferas dentro de envelope. Isso é preferido à desvantagem ambiental de soltar as macroesferas do envelope no mar, como divulgado, por exemplo, em US 3605670.

[0043] As macroesferas usadas na invenção são preferivelmente ocas e cheias com gás, porém poderiam conter um sólido leve facilmente compressível, tais como uma espuma ou um líquido ou vácuo.

[0044] Assim, a invenção provê flutuação para uma estrutura submarina, tal como um feixe de tubulação, prendendo na estrutura um tubo de flutuação alongado rígido que define um envelope que pode ser inundado. O envelope é disposto para conter uma massa de macroesferas flutuantes.

[0045] Múltiplas aberturas penetram em uma parede tubular do tubo de flutuação, em comunicação de fluido com um vazio que se estende entre as macroesferas dentro do tubo. O vazio inunda através das aberturas quando o tubo de flutuação é submerso, com o que as macroesferas aplicam um impulso para cima flutuante no tubo de flutuação circundante e, portanto, na estrutura submarina na qual o tubo está rigidamente preso.

[0046] De modo que a invenção possa ser mais facilmente entendida, será feito referência agora, por meio de exemplo, aos desenhos acompanhantes, nos quais:

[0047] A Figura 1 é uma vista do corte esquemático de um feixe de tubulação que compreende um tubo de flutuação da invenção cheio com macroesferas flutuantes e inundado com água do mar nos vazios entre as macroesferas;

[0048] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática de um tubo de flutuação como esse mostrado na Figura 1, cheio com macroesferas firmemente acondicionadas, porém soltas;

[0049] A Figura 3 corresponde com a Figura 2, porém mostra as macroesferas firmemente acondicionadas contidas dentro de sacos porosos no tubo de flutuação;

[0050] A Figura 4 é uma variação das modalidades mostradas nas Figuras 2 e 3, nas quais as extremidades do tubo de flutuação têm aberturas através das quais o interior do tubo pode ser inundado;

[0051] A Figura 5 mostra um tubo de flutuação da invenção preso no exterior de um feixe de tubulação e

[0052] A Figura 6 mostra um tubo de flutuação da invenção suportado dentro de um cano transportador de um feixe de tubulação.

[0053] Com referência, em primeiro lugar, à Figura 1 dos desenhos, que é muito simplificada e não está em escala, um feixe de tubulação 10 para uso em aplicações em águas profundas integra sistemas de aquecimento, força e controle. O feixe 10 compreende um elemento flutuante que, nesse exemplo, toma a forma de um tubo de flutuação de extremidade fechada 12 posicionado para um lado superior do feixe 10. O feixe 10 ainda compreende cabos de força 14, linhas de dados 16 e várias linhas de escoamento 18 para fluidos de produção e para a injeção de água, gás ou substâncias químicas, todos se estendendo geralmente paralelo ao tubo de flutuação 12 e entre si.

[0054] Uma das várias armações de guia transversais espaçadas na longitudinal 20 é também mostrada na Figura 1. As armações de guia 20 mantêm os vários componentes alongados do feixe 10 em relação um ao outro com espaçamento transversal mútuo apropriado. Na prática, a forma das armações de guia 20 será mais complexa do que é representado esquematicamente aqui.

[0055] O tubo de flutuação 12 tem uma parede tubular substancialmente rígida e é adequadamente de um polímero ou de compostos de polímero reforçados com fibra. O uso de tais materiais leves é possibilitado por furos 22 que penetram na parede tubular do tubo de flutuação 12. Os furos 22 permitem que a água do mar 24 inunde o interior do tubo de flutuação 12 para impedir o seu fechamento sob pressão hidrostática. Os furos 22 são mostrados aqui distribuídos angularmente ao redor da circunferência do tubo de flutuação 12.

[0056] O tubo de flutuação 12 é acondicionado com uma massa de macroesferas cheias com gás 26 para produzir a flutuação exigida para rebocar o feixe 10 de um pátio de montagem para um local de instalação em águas profundas. Mesmo quando firmemente acondicionadas, as macroesferas 26 deixam um vazio no tubo de flutuação 12 que se estende entre e ao redor das macroesferas 26. O vazio se comunica com os furos 22 para permitir a circulação livre da água do mar 24 para dentro do tubo de flutuação 12 e entre e ao redor das macroesferas 26. Isso garante uma equalização de pressão efetiva entre o interior e o exterior do tubo de flutuação 12.

[0057] A Figura 2 mostra o tubo de flutuação 12 cheio com macroesferas firmemente acondicionadas, porém soltas 26. Será evidente com a Figura 2 que os furos 22 são distribuídos na longitudinal ao longo do comprimento do tubo de flutuação 12. Também será evidente que os furos 22 são de diâmetro menor do que as macroesferas 26, de modo que as macroesferas 26 não podem sair do tubo de flutuação 26 através dos furos 22.

[0058] A Figura 3 corresponde com a Figura 2, porém mostra as macroesferas firmemente acondicionadas 26, ao invés de contidas dentro de sacos 28 no tubo de flutuação 12. Os sacos 28 são porosos, perfurados ou de malha, com poros ou outras aberturas que são mais estreitas do que o diâmetro das macroesferas 26, de modo a manter as macroesferas 26 nos sacos 28.

[0059] Os sacos 28 são convenientemente formados para se ajustarem firmemente no interior do tubo de flutuação 12. Pela divisão da massa das macroesferas 26 em porções menores e mais facilmente manipuladas, os sacos 28 podem ajudar com a operação de acondicionamento das macroesferas 26 dentro do tubo de flutuação 12. Os sacos 28 podem ser envelopes ou recipientes flexíveis ou rígidos.

[0060] O uso de sacos 28 pode também ajudar a obter maior densidade de acondicionamento das macroesferas 26. Sob esse aspecto, será observado que tais pequenos envelopes ou sacos 28 podem ser mais facilmente acondicionados com macroesferas 26 do que o tubo de flutuação longo 12. Por exemplo, seria mais prático sacudir um saco 28 para melhorar a densidade do acondicionamento das macroesferas 26 dentro dele do que seria sacudir todo o tubo de flutuação 12.

[0061] Quando as macroesferas 26 são acondicionadas em sacos 28, os furos 22 que penetram na parede tubular do tubo de flutuação 12 poderiam ser, em princípio, ligeiramente mais largos do que as macroesferas 26. Isso é porque os sacos 28 resistirão ao derramamento das macroesferas 26 do tubo de flutuação 12.

[0062] Como os sacos 28 manterão as macroesferas 26 acondicionadas no interior, seria possível em princípio tirar um ou mais dos sacos 28 por uma extremidade aberta do tubo de flutuação 26 quando é desejado reduzir a flutuação. Se removidos do tubo de flutuação 12 sob a água, os sacos 28 flutuarão para a superfície, enquanto impedindo que as macroesferas 26 derramem no mar. Os sacos 28 poderiam ser conectados em uma série longitudinal, por exemplo, por um fio, de modo que uma cadeia de múltiplos sacos 28 poderia ser removida convenientemente do tubo de flutuação 12 em uma única ação de retirada.

[0063] As Figuras 2 e 3 também mostram que uma ou ambas as extremidades do tubo de flutuação 12 podem ser fechadas com um fechamento móvel ou removível 30 depois que as macroesferas 26 foram despejadas ou acondicionadas no interior do tubo de flutuação 12 através de uma extremidade previamente aberta.

[0064] A Figura 4 é uma variação das modalidades mostradas nas Figuras 2 e 3, na qual uma ou ambas as extremidades do tubo de flutuação 12 têm uma ou mais aberturas através das quais o interior do tubo pode ser inundado com a imersão. Nesse exemplo, ambas as extremidades do tubo têm coberturas de extremidade perfuradas 32 penetradas por uma formação de furos 34.

[0065] A inundação do tubo de flutuação 12 pode ser efetuada primariamente através dos furos 34 nas coberturas de extremidade 32. Entretanto, para ajudar na inundação e purgação do ar sem ondas de pressão danificando as macroesferas 26 dentro do tubo 12, alguns furos 22 podem também ser produzidos, opcionalmente, na parede do tubo 12 como nas modalidades precedentes. Contudo, como mostrado, menos furos 22 podem ser necessários do que nas modalidades precedentes.

[0066] A Figura 4 ilustra duas abordagens para manter as macroesferas 26 dentro do tubo de flutuação 12. Na cobertura de extremidade 32 à esquerda na Figura 4, os furos 34 são relativamente de diâmetro pequeno, sendo menores do que o diâmetro das macroesferas 26. As macroesferas soltas 26 nessa extremidade do tubo de flutuação 12, portanto, ficam contidas pela cobertura da extremidade 32. Inversamente, na outra extremidade do tubo de flutuação 12 mostrada à direita na Figura 4, as macroesferas 26 ficam contidas nos sacos porosos 28, cujos poros ou outras aberturas são mais estreitos do que o diâmetro das macroesferas 26. Isso retém as macroesferas 26 nos sacos 28 e assim permite que os furos 34 na cobertura de extremidade 32 à direita na Figura 4 sejam, opcionalmente, mais largos do que o diâmetro das macroesferas 26.

[0067] Finalmente, as Figuras 5 e 6 mostram o tubo de flutuação 12 da invenção aplicado em diferentes feixes de tubulação, ao longo dos quais o tubo de flutuação 12 se estende em relação paralela.

[0068] O feixe de tubulação 36 representado esquematicamente na Figura 5 não tem cano transportador externo. Nesse exemplo, o tubo de flutuação 12 é convenientemente preso no exterior do feixe 36 por fixações espaçadas na longitudinal 38. As fixações 38 são exemplificadas aqui por tiras que se estendem ao redor de ambos o feixe 36 e o tubo de flutuação 12. As tiras são esticadas para prender junto o feixe 36 e o tubo de flutuação 12.

[0069] Em contraste, o feixe de tubulação 40 representado esquematicamente na Figura 6 fica contido dentro de um cano transportador externo 42. Aqui, o tubo de flutuação 12 é convenientemente preso dentro do cano transportador 42, nesse exemplo sendo apertado ou de outra forma preso nas armações de guia espaçadas na longitudinal 44 que também suportam uma ou mais tubulações 46 do feixe 40.

[0070] Em princípio, seria possível prender o tubo de flutuação 12 no exterior do cano transportador 42 do feixe 40 na Figura 6, em uma maneira similar à disposição mostrada na Figura 5.

[0071] Outras variações são possíveis dentro do conceito inventivo. Em um extremo, seria possível contar inteiramente com um saco para conter as macroesferas e assim que o tubo de flutuação tivesse extremidades completamente abertas sem coberturas de extremidade. Também seria possível que as coberturas de extremidade fossem redes ou malhas com tamanhos de malha apropriados, dependendo de se as coberturas de extremidade são consideradas para reter as macroesferas dentro do tubo de flutuação.

[0072] Em princípio, o próprio tubo de flutuação poderia ser um corpo alongado oco rígido de malha com um tamanho de malha apropriado para manter as macroesferas soltas no interior ou para manter sacos que pudessem ser alagados que, por sua vez, manteriam as macroesferas.

Claims (26)

1. Elemento flutuante, que compreende um tubo de flutuação (12) alongado rígido definindo um envelope que pode ser inundado que mantém uma massa de macroesferas (26) flutuantes no interior, o tubo de flutuação (12) tendo um vazio que se estende entre e ao redor da massa das macroesferas (26) dentro do tubo de flutuação (12) e tendo múltiplas aberturas (22) que ficam em comunicação de fluido com o vazio, em que cada abertura (22) tem um diâmetro que é menor do que o diâmetro das macroesferas (26), de modo a manter as macroesferas (26) no tubo de flutuação (12) e em que o vazio é inundado com água (24), o elemento flutuante sendo caracterizado pelo fato de que as aberturas (22) penetram uma parede tubular do tubo de flutuação (12) e estão distribuídas longitudinalmente ao longo do comprimento do tubo de flutuação (12) .

2. Elemento flutuante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as macroesferas (26) são mais largas do que a ou cada abertura (22) do tubo de flutuação (12).

3. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda compreende estruturas de conexão ou fixações (38, 44) para prender o tubo de flutuação (12) em uma estrutura submarina.

4. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo de flutuação (12) é de polímero ou de material composto de polímero.

5. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo de flutuação (12) é esburacado ao longo do seu comprimento.

6. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo de flutuação (12) tem uma ou mais extremidades fechadas.

7. Elemento flutuante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das extremidades fechadas é definida por um acesso proporcionando um fechamento móvel ou removível (30) ao interior do tubo de flutuação (12) para carregamento ou remoção das macroesferas (26).

8. Elemento flutuante, caracterizado pelo fato de que compreende um tubo de flutuação (12) alongado rígido definindo um envelope que pode ser inundado que mantém uma massa de macroesferas (26) flutuantes no interior e tem pelo menos uma abertura (22, 34) em comunicação de fluido com um vazio que se estende entre as macroesferas (26), em que as macroesferas (26) ficam contidas no tubo de flutuação (12) dentro de um ou mais recipientes auxiliares que podem ser inundados, o ou cada recipiente auxiliar que pode ser inundado sendo um saco esburacado (28) definindo furos que são menores do que as macroesferas (26) contidas no interior.

9. Elemento flutuante, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os recipientes auxiliares dentro do tubo de flutuação (12) são ligados em série longitudinal.

10. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a ou cada abertura (22, 34) não é mais larga do que 10 mm de diâmetro.

11. Elemento flutuante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as macroesferas (26) ficam entre 15 mm e 35 mm de diâmetro.

12. Combinação de uma estrutura submarina e um elemento flutuante, como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de ser presa na estrutura submarina.

13. Combinação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a estrutura submarina é alongada e o tubo de flutuação (12) se estende ao longo e substancialmente paralelo à estrutura submarina.

14. Combinação, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a estrutura submarina é um feixe de tubulação (10, 36, 40).

15. Combinação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o tubo de flutuação (12) é preso externamente ao feixe de tubulação (36).

16. Combinação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o tubo de flutuação (12) fica localizado dentro de um cano transportador externo (42) do feixe de tubulação (40).

17. Combinação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizada pelo fato de que o tubo de flutuação (12) é preso em armações de guia espaçadas na longitudinal (44), que se estendem transversalmente do feixe de tubulação (40).

18. Método para proporcionar flutuação a uma estrutura submarina, que compreende: prender na estrutura um tubo de flutuação (12) alongado rígido definindo um envelope que pode ser inundado contendo uma massa de macroesferas (26) flutuantes, em que o método é caracterizado por imergir o tubo de flutuação (12) contendo a massa de macroesferas (26) flutuantes enquanto inundando o vazio através de múltiplas aberturas (22) que penetram em uma parede tubular do tubo de flutuação (12) e que estão distribuídas longitudinalmente ao longo do comprimento do tubo de flutuação (12), cujo vazio se estende entre e circunda a massa de macroesferas (26) dentro do tubo de flutuação (12).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende colocar a massa de macroesferas (26) no tubo de flutuação (12) depois de prender o tubo de flutuação (12) na estrutura.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que compreende colocar a massa de macroesferas (26) dentro do tubo de flutuação (12) através de pelo menos uma extremidade aberta do tubo de flutuação (12), e depois fechar a ou cada extremidade aberta.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que compreende colocar a massa de macroesferas (26) dentro do tubo de flutuação (12) em porções discretas individualmente contidas.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende separar subsequentemente o tubo de flutuação (12) da estrutura submarina.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende subsequentemente remover pelo menos um pouco da massa das macroesferas (26) do tubo de flutuação (12), enquanto o tubo de flutuação (12) permanece preso na estrutura submarina.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende remover macroesferas (26) do tubo de flutuação (12) enquanto as macroesferas (26) estão contidas em um saco (28) ou outro recipiente auxiliar.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, caracterizado pelo fato de que compreende remover uma ou mais porções discretas da massa das macroesferas (26) do tubo de flutuação (12) enquanto deixando uma ou mais outras porções discretas dessa massa no tubo de flutuação (12).

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende subsequentemente destruir pelo menos um pouco da massa das macroesferas (26) enquanto as macroesferas (26) estão no tubo de flutuação (12) e o tubo de flutuação (12) permanece preso na estrutura submarina.

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