BR112019027034A2 - manifolds submarinos - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um desenho de manifold submarino que interconecta dutos submarinos que se estendem ao lado um do outro para transportar os fluidos da produção de hidrocarbonetos em uso. Cada um dos dutos tem uma porção de manifold em linha que está apta a ser instalada no duto como uma estrutura acessória em linha que é abaixada com o duto proveniente da superfície, usando, por exemplo, as técnicas S-Iay, J-Iay ou reel-lay. Desse modo, as porções de manifold em linha dos respectivos dutos são estruturalmente separadas umas das outras. Os tubos de ligação completam uma estrutura de manifold submarina que compreende duas ou mais porções de manifold em linha, fazendo com que os fluidos da produção fluam entre os dutos através das porções de manifold dos respectivos dutos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MANIFOLDS SUBMARINOS".

[001] A presente invenção refere-se a manifolds para uso na indústria de óleo e gás submarinos para, por exemplo, conectar múltiplos poços aos dutos submarinos. A invenção também se refere aos métodos para instalação de tais manifolds em uma localização submarina, particularmente no leito marinho.

[002] A título de exemplo, as Figuras 1 e 2 ilustram um arranjo de manifold submarino comum 10, tal como conhecido na técnica anterior. Ele inclui um circuito de produção que compreende um manifold em linha 12 que se encontra no leito marinho 14 perto de múltiplos poços submarinos recobertos pelas respectivas cabeças de poço 16. Há quatro poços neste exemplo, embora poderia haver mais ou menos poços.

[003] Neste exemplo, dois dutos paralelos 18 se estendem e incorporam o manifold 12. Mais especificamente, tal como mostrado na Figura 2, o manifold 12 define duas pernas de tubulação coletora principais interconectadas 20. O arranjo é tal que cada duto 18 compreende uma das pernas da tubulação coletora 20, interpostas entre duas seções de duto rígidas 22, tal como mostrado na Figura 1. Os arranjos de duto e de válvula conectam as ramificações de poços 24 a ambas as pernas da tubulação coletora 20, o que permite que cada um dos poços produza, seletivamente, através de qualquer um ou de ambos os dutos 18 que incorporam as pernas da tubulação coletora 20.

[004] Tal como mais bem apreciado no diagrama do sistema da Figura 2, cada ramificação de poço 24 compreende uma respectiva cabeça de poço 16, que é conectada ao manifold 12 por um respectivo tubo conector da ramificação de poço 26. O fluxo dos fluidos da produção da cabeça de poço 16 ao manifold 12 através de cada um desses tubos conectores 26 é controlado por uma respectiva válvula de controle 28. As válvulas de controle 28 podem ser operadas individual e seletivamente a fim de permitir ou interromper o fluxo dos fluidos da produção de qualquer uma das ramificações de poços 24 no manifold

12.

[005] No manifold 12, a saída de cada uma das ramificações de poço 24 é dividida em duas sub-ramificações 30. Cada sub-ramificação 30 se comunica com uma respectiva perna da tubulação coletora 20 através de uma respectiva válvula de distribuição 32. As válvulas de distribuição 32 podem ser operadas individual e seletivamente para permitir ou interromper o fluxo dos fluidos da produção de qualquer uma das ramificações de poços 24 em qualquer uma ou ambas as pernas da tubulação coletora 20.

[006] Cada extremidade de cada perna da tubulação coletora 20 é conectada a uma respectiva seção de dutos 22 através de um respectivo tubo conector em linha 34. Desse modo, cada perna da tubulação coletora 20 é conectada no meio e em série com um respectivo par de seções de dutos 22 para fazer a comunicação de fluido entre elas. O fluxo dos fluidos da produção de cada perna da tubulação coletora 20 é controlado por uma respectiva válvula da tubulação coletora 36 em série com cada par de seções de dutos 22 associado. Desse modo, as válvulas da tubulação coletora 36 podem ser operadas individual e seletivamente para permitir ou interromper o fluxo dos fluidos da produção em qualquer um ou em ambos os dutos

18.

[007] Neste exemplo, cada seção de dutos 22 termina em uma terminação de extremidade de oleoduto (PLET) 38. Cada PLET 38 é conectada por um dos tubos conectores em linha 34 a uma respectiva extremidade de uma perna da tubulação coletora 20.

[008] Esta arquitetura comum tem vários benefícios em termos de manutenção e de operabilidade. Por exemplo, se os poços servidos pelo manifold 12 apresentares pressões significativamente diferentes, a disponibilidade das duas pernas de tubulação coletora 20 vai permitir que uma perna da tubulação coletora 20 seja dedicada aos poços de relativa baixa pressão e a outra perna da tubulação coletora 20 seja dedicada aos poços de pressão mais alta. Isto ajuda a otimizar a produção. Além disso, a saída de cada poço pode ser testada individualmente pelo direcionamento dos fluidos da produção do poço que está sendo testado para fluir em uma perna da tubulação coletora 20 enquanto são direcionados os fluidos da produção de outros poços para fluírem na outra perna da tubulação coletora 20.

[009] Vários outros modos de operação são possíveis. Por exemplo, é evidente que, com a operação apropriada das válvulas da tubulação coletora 36 e das válvulas de distribuição 32, o fluxo dos fluidos da produção pode ser desviado de um duto 18 através do manifold 12 para um outro duto 18.

[0010] Onde as válvulas estão fechadas, a obstrução do circuito de produção pode ser minimizada pela manutenção de um fluido apropriado, tal como óleo diesel, no circuito. Além disso, um circuito de pigagem (não mostrado) pode ser provido para fins de pigagem e inspeção.

[0011] Um inconveniente de um manifold típico 12, tal como ilustrado nas Figuras 1 e 2, é que ele é uma estrutura grande e pesada que pode pesar mais de 500 toneladas na superfície. Tal manifold 12 deve, portanto, ser abaixado até o leito marinho em uma operação de instalação dedicada que utiliza uma embarcação de cargas pesadas. O manifold também deve ser suportado por uma fundação pré-instalada substancial, aqui exemplificada por uma ou mais estacas 40. Por exemplo, estacas de sucção podem ser usadas em um leito de mar que seja macio ou estacas com pinos podem ser usadas em um leito marinho que seja rochoso. A instalação da fundação e a subsequente instalação do manifold 12 no topo da fundação são operações caras e desafiadoras que unem embarcações de instalação caras e que requerem janelas longas de tempo suficientemente calmo.

[0012] Neste exemplo, as operações de instalação são ainda mais complicadas pela necessidade de instalar as quatro seções de dutos 22, cada uma preenchida com uma respectiva PLET 38. Mesmo se as PLETs 38 forem instaladas no duto 18 como acessórios pré-fixados, é necessário executar quatro operações de iniciação de duto e quatro operações de abandono de duto em sucessão e em estreita proximidade uma com a outra. Naturalmente, se os PLETs 38, em vez disso, forem instalados separadamente, quatro abaixamentos adicionais e operações de conexão submarinas também seriam necessários.

[0013] Em todo caso, quatro tubos conectores em linha 34 têm que ser projetados, produzidos, testados e transportados ao local antes de ser abaixados até o leito marinho e conectados às PLETs 38 e ao manifold 12. A esse respeito, o diâmetro interno dos tubos conectores em linha 34 deve ser grande o bastante para lidar com a vazão agregada máxima dos fluidos da produção que fluem a montante de todos os poços. Desse modo, os tubos conectores em linha 34 podem precisam ter substancialmente o mesmo diâmetro interno que as seções dos dutos principais 22. Isto torna os tubos conectores em linha 34 caros de produzir e difíceis de transportar.

[0014] O documento GB2281925 apresenta um arranjo similar àquele mostrado nas Figuras 1 e 2 e descrito acima o qual, portanto, fica sujeito aos mesmos problemas, embora neste caso o arranjo de manifold é usado como um manifold de extremidade.

[0015] Várias descrições da técnica anterior tratam dos desafios apresentados pelas estruturas submarinas que são muito grandes para a instalação em uma única operação. O documento WO 2016/099291,

por exemplo, apresenta um manifold submarino na extremidade de dutos 'mãe', localizado entre a terminação do duto e um tubo ascendente, que reúne as funções-chave de um cubo centralizado. O manifold 'mãe' é estendido de forma modular por estruturas menores, de 'extensão', localizadas próximas das cabeças de poço secundárias. No entanto, o manifold 'mãe' continua sendo uma estrutura grande e pesada que é difícil de instalar. Ele também não trata do problema de efetuar conexões de manifold entre linhas de produção paralelas, tal como mostrado nas Figuras 1 e 2. Em vez disso, as estruturas de 'extensão' são todas conectadas ao mesmo manifold.

[0016] O documento US 7.793.724 descreve um manifold específico, usado como um centro de perfuração, para conectar duas linhas paralelas. Um circuito de pigagem em formato de U, montado no manifold, junta as extremidades das duas linhas para conectar as linhas para a comunicação de fluido entre elas. O documento US 8.919.449 descreve um outro tipo de manifold de centro de perfuração. Nesse caso, um cubo principal não conecta as múltiplas linhas juntas, mas, em vez disso, recolhe o óleo que flui das várias cabeças de poço através dos tubos conectores.

[0017] O documento GB 2.549.102 descreve um manifold de duto integrado (PLlM) que apresenta portas opostas definindo um conduto para permitir que o PLIM seja instalado dentro de um duto. O PLlM também inclui um par de conectores de cubo para receber o fluxo de hidrocarbonetos das respectivas árvores. As conexões elétricas também são providas, de modo que o PLlM é uma estrutura compacta, autônoma. O documento GB 2.549.102 é, portanto, similar ao arranjo descrito acima com respeito à Figura 1, embora mais simples porque o PLIM fornece conexões somente a um único duto.

[0018] De modo contrário a esses antecedentes, a invenção apresenta um sistema ou desenho de manifold submarino que interconecta o primeiro e o segundo dutos de produção submarinos que se estendem um ao lado do outro para o transporte dos fluidos da produção de hidrocarboneto em uso. Cada um dentre o primeiro e o segundo dutos tem pelo menos uma porção de manifold disposta em linha, e as porções de manifold em linha dos respectivos dutos são separadas estruturalmente uma da outra. Pelo menos um tubo de ligação está em comunicação fluida com as porções de manifold em linha dos respectivos dutos de modo a prover o fluxo dos fluidos da produção entre esses dutos.

[0019] Pelo menos dois tubos de ligação podem estar em comunicação fluida com as porções de manifold em linha dos respectivos dutos. O primeiro dentre esses tubos de ligação pode prover o fluxo dos fluidos da produção do primeiro duto para o segundo duto, e o segundo dentre esses tubos de ligação pode prover o fluxo dos fluidos da produção do segundo duto para o primeiro duto.

[0020] Vantajosamente, quando conectadas pelo tubo ou pelos tubos de ligação, as porções de manifold em linha constituem, juntas, um manifold submarino completo.

[0021] As porções de manifold em linha podem ser conectadas diretamente às seções dos respectivos dutos adjacentes. Por exemplo, cada porção de manifold em linha pode compreender uma seção de dutos em linha que tem interfaces de extremidade para o acoplamento de extremidade a extremidade com as respectivas seções de dutos adjacentes.

[0022] Pelo menos uma das porções de manifold em linha compreende apropriadamente pelo menos uma interface do tubo de ligação para conexão com o tubo de ligação ou com cada um deles; e pelo menos uma entrada de fluido adicional para receber o fluxo de entrada dos fluidos da produção. Nesse caso, a entrada de fluido adicional ou cada uma delas pode estar em comunicação fluida com uma respectiva cabeça de poço submarina através de uma respectiva ramificação de poço.

[0023] Pode haver uma primeira e uma segunda seções de ramificação a jusante da entrada de fluido adicional ou de cada uma delas, e a primeira seção de ramificação se comunica com o primeiro duto em que a porção de manifold é disposta em linha, e a segunda seção de ramificação se comunica com uma porção de manifold em linha do segundo duto através de pelo menos um tubo de ligação. Cada uma dentre a primeira e a segunda seções de ramificação podem compreender uma respectiva válvula de distribuição. Uma válvula de controle pode ser disposta a montante da primeira e da segunda seções de ramificação.

[0024] Cada uma das porções de manifold em linha compreende, apropriadamente, uma válvula principal disposta para controlar o fluxo dos fluidos da produção nos respectivos dutos.

[0025] O tubo de ligação ou cada um deles tem preferivelmente menos do que 100 m de comprimento. Do mesmo modo, as porções de manifold em linha dos respectivos dutos em comunicação fluida umas com as outras têm preferivelmente menos do que 100 m de distância umas das outras.

[0026] As porções de manifold em linha podem apresentar as respectivas fundações separadas. Por exemplo, pelo menos uma dentre as porções de manifold em linha pode compreender uma fundação do tipo de mudmat, que pode ser fixada de modo conveniente à porção de manifold em linha em um local na superfície.

[0027] O conceito da invenção abrange uma porção de manifold para uso na interconexão entre o primeiro e o segundo dutos de produção submarinos que transportam os fluidos da produção de hidrocarboneto em uso. A porção de manifold da invenção compreende: uma seção de dutos em linha que tem interfaces de extremidade para acoplamento com as respectivas seções de dutos adjacentes; primeira e segunda interfaces de tubo de ligação para conexão com os respectivos tubos de ligação; a primeira interface de tubo de ligação sendo uma saída e a segunda interface de tubo de ligação sendo uma entrada em comunicação fluida com a seção de tubulação em linha; e a primeira e a segunda entradas de fluido adicionais para receber os respectivos fluxos de entrada do fluido de produção. Cada uma dentre a primeira e a segunda entradas de fluido fica a montante de um respectivo par de seções de ramificação. Uma seção de ramificação de cada par fica em comunicação fluida com a seção de tubulação em linha e a outra seção de ramificação de cada par fica em comunicação fluida com a primeira interface de tubo de ligação.

[0028] O conceito da invenção também se estende ao método relacionado de construir um desenho de manifold submarino, e o método compreende: a instalação de um primeiro duto de produção submarino que incorpora uma primeira porção de manifold em linha; a instalação de um segundo duto de produção submarino que incorpora uma segunda porção de manifold em linha; e, após a instalação, o acoplamento das porções de manifold em linha umas às outras para prover um fluxo dos fluidos da produção entre o primeiro e o segundo dutos instalados.

[0029] O método da invenção pode ainda compreender o acoplamento das porções de manifold em linha instaladas a outras fontes de fluidos da produção, por exemplo, às cabeças de poço submarinas.

[0030] Vantajosamente, as porções de manifold podem ser incorporadas nos respectivos dutos em um local na superfície e podem então ser abaixadas com os respectivos dutos para um local submarino. Por exemplo, as porções de manifold podem ser incorporadas nos respectivos dutos como acessórios dos dutos para a instalação pelas operações S-Iay, J-Iay ou reel-lay. Nesse caso, as porções de manifold em linha são soldadas de modo apropriado às seções adjacentes dos respectivos dutos.

[0031] Na primeira porção de manifold em linha, um fluxo de entrada dos fluidos da produção é dividido de modo apropriado em uma primeira e em uma segunda seções de ramificação, e a primeira seção de ramificação se comunica com o primeiro duto e a segunda seção de ramificação se comunica com o segundo duto. Por exemplo, a segunda seção de ramificação pode se comunicar com o segundo duto através da segunda porção de manifold em linha. As válvulas de distribuição na primeira e na segunda seções de ramificação podem ser operadas para direcionar o fluxo de entrada para o primeiro duto e/ou para o segundo duto.

[0032] Em suma, a invenção envolve a substituição de um manifold específico por duas ou mais estruturas em linha integradas ou acessórios de dutos que, após a instalação, são unidos para uma comunicação fluida entre os mesmos. Portanto, tais estruturas podem ser consideradas como estruturas de manifold em linha ou porções de manifold.

[0033] A invenção pode, por exemplo, ser usada onde há pelo menos dois dutos, cada um compreendendo duas seções em linha separadas. Cada uma das estruturas em linha acomoda um duto que compreende uma seção em linha em cada lado ou extremidade da estrutura.

[0034] Como essas estruturas menores estão em linha, elas são intrinsecamente menores e mais leves do que as estruturas de manifold conhecidas e assim podem ser instaladas com o duto usando os métodos conhecidos no estado da técnica. Cada estrutura em linha tem, apropriadamente, sua própria fundação individual. Por exemplo, o documento WO 2014/207560 mostra como instalar uma estrutura em linha pequena separando uma parte da linha de produção de uma parte da fundação.

[0035] Desse modo, a invenção substitui um manifold em linha por estruturas de ajuntamento em linha e tubos conectores transversais associados. Ao fazer isso, a invenção permite um ganho substancial em termos de tempo e custo de fabricação, planeamento e instalação. Além disso, a invenção mantém os benefícios da arquitetura da técnica anterior, que tem um manifold de duas tubulações coletoras em linha, tal como mostrado nas Figuras 1 e 2 dos desenhos.

[0036] O mesmo princípio, com tubulação e instrumentação diferentes, seria aplicável aos manifolds de terminação, tais como aqueles que finalizam um circuito de pigagem.

[0037] As modalidades da invenção apresentam uma estrutura de conexão de fluidos para interconexão com pelo menos dois dutos. A estrutura compreende: pelo menos uma estrutura em linha por duto; e pelo menos um tubo conector de ligação entre cada par de estruturas em linha. Pode haver pelo menos dois tubos conectores de ligação para cada par de estruturas em linha, um para cada direção do fluxo.

[0038] Um tubo conector de ligação tem preferivelmente menos de 100 m de comprimento e mais preferivelmente menos de 50m de comprimento. Em outras palavras, a distância entre duas estruturas em linha de um par é preferivelmente menor do que 100 m e mais preferivelmente menor do que 50m.

[0039] Um tubo conector de ligação ou outro carretel ou tubo conector usado na invenção podem ser de tubo rígido, composto ou flexível.

[0040] No contexto dos tubos submarinos, 'rígido', 'composto' e 'flexível' têm os significados particulares compreendidos pelos elementos versados na técnica, a saber, os técnicos na indústria de óleo e gás submarinos. Desse modo, teoricamente, os tubos 'rígidos' têm bastante flexibilidade para ser dobrados ao longo de seu comprimento se um raio de curvatura mínimo suficiente (MBR) for observado. Além disso, tais tubos não são considerados na indústria como sendo tubos 'flexíveis'. Os tubos 'compostos' são considerados na indústria como sendo distintos dos tubos rígidos e dos tubos flexíveis, mas têm mais em comum com os tubos rígidos, embora permitam uma faixa maior de tensão de flexão elástica do que os tubos rígidos de tamanho similar.

[0041] Exemplos de tubos rígidos usados na indústria de óleo e gás submarinos são especificados na Especificação 5L e na Prática Recomendada 1111 do American Petroleum Institute (API). Uma tubulação rígida geralmente consiste ou compreende pelo menos um tubo de aço sólido. Componentes adicionais podem ser adicionados para formar uma estrutura composta, tal como uma camada de forro interna ou uma camada de revestimento externa. Tais componentes adicionais podem compreender um polímero, um metal ou materiais compostos.

[0042] Os tubos não vinculados flexíveis usados na indústria de óleo e gás submarinos são especificados na Especificação 17J e na Prática Recomendada 17B da API. O corpo do tubo flexível é composto de uma estrutura de parede em sanduíche composta de materiais em camadas, em que cada camada tem sua própria função. Normalmente, os tubos de polímero e os envoltórios garantem a estanqueidade ao fluido e o isolamento térmico. Por outro lado, as camadas de aço ou outros elementos fornecem resistência mecânica para resistir a cargas de tensão e pressão hidrostática; por exemplo, as fitas de aço de intertravamento formam uma carcaça ou abaulamento da pressão e uma couraça de tensão é formada de um fio enrolado helicoidalmente. Os tubos flexíveis normalmente são fabricados continuamente até o comprimento desejado entre os acessórios de extremidade de aço.

[0043] Os tubos compostos são tubos cuja resistência estrutural,

em termos de resistência à flexão ao longo de seu comprimento, é derivada completa, substancial ou predominantemente de um ou mais materiais compostos, em distinção das estruturas compostas. Normalmente, os tubos compostos compreendem camadas de envoltórios de polímeros angulados. O documento WO 2011/117607 descreve um exemplo de tubo composto de polímero à base de PEEK (poli-éter-éter-cetona). Novamente, os acessórios de extremidade de aço são normalmente usados.

[0044] No contexto da invenção, 'em linha' significa que a estrutura é substancialmente remota a partir de uma extremidade do duto. Por exemplo, a distância entre a estrutura e a extremidade mais próxima do duto é preferivelmente maior do que 100 m.

[0045] A invenção também reside em um método para interconectar pelo menos dois dutos distintos. O método compreende: a instalação de pelo menos dois dutos, cada um com pelo menos uma estrutura de conexão em linha; e a instalação de pelo menos um tubo conector de ligação entre cada par de estruturas em linha para conectar de modo fluido os dutos juntos.

[0046] Desse modo, a invenção apresenta um desenho de manifold submarino que interconecta os dutos de produção submarinos. Cada um dos dutos tem uma porção de manifold em linha que está apta a ser instalada no duto como uma estrutura acessória em linha abaixada com o duto proveniente da superfície, usando, por exemplo, as técnicas S- Iay, J-Iay ou reel-lay. Desse modo, as porções de manifold em linha dos respectivos dutos são estruturalmente separadas umas das outras. Os tubos de ligação completam a estrutura de manifold submarina que compreende duas ou mais porções de manifold em linha, permitindo que os fluidos da produção fluam entre os dutos através das porções de manifold dos respectivos dutos.

[0047] Para ilustrar a técnica anterior, já foi feita referência às

Figuras 1 e 2 dos desenhos, em que:

[0048] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um arranjo de manifold submarino, tal como conhecido na técnica anterior.

[0049] A Figura 2 é um diagrama do esquemático sistema que corresponde à Figura 1.

[0050] A fim de que a invenção possa ser compreendida mais prontamente, agora será feita referência, a título de exemplo, aos demais desenhos anexos, em que:

[0051] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um arranjo de manifold submarino de acordo com a invenção.

[0052] A Figura 4 é um diagrama esquemático do sistema que corresponde à Figura 3.

[0053] As Figuras 5 e 6 são vistas de planta superiores sequenciais esquemáticas de cima da superfície que mostram um primeiro duto que está sendo colocado por uma embarcação de instalação no leito marinho adjacente a um grupo de poços submarinos, e o duto compreende uma estrutura de manifold em linha de acordo com a invenção.

[0054] A Figura 7 corresponde à Figura 6, mas mostra uma embarcação de instalação colocando um segundo duto no leito marinho ao lado do primeiro duto, e o segundo duto também compreende a estrutura de manifold em linha de acordo com a invenção, colocada adjacente à estrutura de manifold em linha do primeiro duto.

[0055] A Figura 8 corresponde à Figura 7, mas é de cima do leito marinho e mostra os tubos conectores conectando agora as estruturas de manifold em linha do primeiro e do segundo dutos umas às outras e aos poços submarinos adjacentes.

[0056] Em seguida, então, em referência às Figuras 3 e 4 dos desenhos, estes desenhos mostram um desenho de manifold submarino 42 de acordo com a invenção. Os números semelhantes são usados para as características semelhantes.

[0057] Há novamente dois dutos geralmente paralelos 18 e quatro cabeças de poço submarinas 16 neste exemplo, para facilidade de comparação. No entanto, pode haver mais ou menos dutos ou cabeças de poço em outras modalidades da invenção. Do mesmo modo, embora as duas cabeças de poço 16 sejam mostradas em cada lado respectivo dos dutos 18, as cabeças de poço podem ser distribuídas de modo diferente.

[0058] Cada duto 18 compreende uma estrutura de manifold em linha 44 que implementa a função de uma respectiva dentre as pernas da tubulação coletora 20 do manifold da técnica anterior 12 mostrado nas Figuras 1 e 2. Do mesmo modo, cada estrutura de manifold em linha 44 é interposta entre duas seções de duto rígidas 22 para efetuar a comunicação fluida ao longo do duto 18. No entanto, neste caso, as seções de duto 22 normalmente são fixadas diretamente à estrutura de manifold em linha 44.

[0059] Para esta finalidade, as seções de dutos 22 podem ser soldadas ou de outra maneira fixadas às respectivas extremidades do comprimento do tubo da linha de produção que forma parte de cada estrutura de manifold em linha 44. Especificamente, tal como mostrado no diagrama do sistema da Figura 4, cada estrutura de manifold em linha 44 compreende uma seção de tubos em linha 46 à qual as seções 22 do duto associado 18 são soldadas. Cada uma dessas seções de tubos em linha 46 executa a função de uma perna da tubulação coletora 20 mostrada nas Figuras 1 e 2.

[0060] Uma vantagem da invenção é que cada uma das estruturas de manifold em linha 44 pode ser compacta e leve o bastante para ser suportada pelas fundações do tipo mudmat 48, tal como mostrado na Figura 3, em vez das fundações de estacas que são típicas da técnica anterior.

[0061] Os arranjos de tubulação e de válvula permitem uma comunicação fluida entre qualquer uma das cabeças de poço 16 e ambas as estruturas de manifold em linha 44, como as pernas da tubulação coletora 20 da técnica anterior. O fluxo dos fluidos da produção através de cada seção de tubos em linha 46 é controlado por uma respectiva válvula da tubulação coletora 36. Desse modo, tal como antes, as válvulas da tubulação coletora 36 podem ser operadas individual e seletivamente para permitir ou interromper o fluxo dos fluidos da produção em qualquer um ou em ambos os dutos 18.

[0062] Assim como nas Figuras 1 e 2, os arranjos de tubulação e de válvula das Figuras 3 e 4 permitem que cada poço produza seletivamente, através de qualquer um ou de ambos os dutos 18 que incorporam as estruturas de manifold em linha 44. No entanto, os arranjos de tubulação e de válvula mostrados nas Figuras 3 e 4 diferem para servir ao uso das estruturas de manifold em linhas paralelas 44 de acordo com a invenção. Por exemplo, após a instalação dos dutos 18 com suas respectivas estruturas de manifold em linha 44, o carretel ou os tubos conectores 50 são conectados entre as estruturas de manifold em linha 44 para acoplar as mesmas para uma comunicação fluida entre elas. Isto será explicado mais detalhadamente a seguir em referência às Figuras 5 a 8 dos desenhos.

[0063] Tal como mais bem apreciado na Figura 4, cada ramificação de poço 24 compreende outra vez uma cabeça de poço 16 que é conectada a uma ou outra das estruturas de manifold em linha 44 por um respectivo carretel de ramificação de poço ou tubo conector 26. Do mesmo modo, o fluxo dos fluidos da produção da cabeça de poço 16 através de cada um desses tubos conectores 26 para a estrutura de manifold em linha associada 44 é controlado por uma respectiva válvula de controle 28. Como antes, as válvulas de controle 28 podem ser operadas individual e seletivamente para permitir ou interromper o fluxo dos fluidos da produção de qualquer uma das ramificações de poços 24 que são conectadas diretamente a cada estrutura de manifold em linha

44.

[0064] Em cada estrutura de manifold em linha 44, a saída dos fluidos da produção de cada ramificação de poço 24 é dividida em duas sub-ramificações 30. O fluxo dos fluidos da produção através de cada sub-ramificação 30 é controlado por uma respectiva válvula de distribuição 32. Ao operar as válvulas de distribuição 32 individual e seletivamente, o fluxo dos fluidos da produção de qualquer uma das ramificações de poços 24 para qualquer uma ou ambas as seções de tubos em linha 46 pode ser permitido ou interrompido.

[0065] Uma sub-ramificação 30 associada com cada ramificação de poço 24 comunica-se diretamente com a seção de tubos em linha 46 da estrutura de manifold em linha 44 também associada com essa ramificação de poço 24. A outra sub-ramificação 30 associada com essa ramificação de poço 24 comunica-se indiretamente com a seção de tubos em linha 46 da outra estrutura de manifold em linha 44. A comunicação indireta com essa outra seção de tubos em linha 46 é efetuada através tubo conector de ligação 50 que liga a abertura entre as estruturas de manifold em linha 44.

[0066] Cada tubo de ligação 50 opera um fluxo de fluidos da produção em uma respectiva direção oposta. Desse modo, dois de tais tubos de ligação 50 permitem que os fluidos da produção fluam em direções opostas entre as estruturas de manifold em linha 44, tal como determinado pelos ajustes das várias válvulas de controle 28 e das válvulas de distribuição 32.

[0067] Para permitir que um único tubo de ligação 50 aceite os fluidos da produção que fluem das duas ou mais ramificações de poço 24, a saída das sub-ramificações apropriadas 30 é fundida em um manifold de saída 52 a montante do tubo de ligação 50.

[0068] Em referência às Figuras 5 e 6 dos desenhos, que são muito simplificadas e não estão em escala, elas mostram uma embarcação de instalação 54 que fabrica e que coloca um primeiro duto 18A no leito marinho 14 adjacente a um grupo de cabeças de poço submarinas 16. O primeiro duto 18A compreende uma estrutura de manifold em linha 44 de acordo com a invenção.

[0069] A colocação de tubos marinhos, que envolve a fabricação de um duto rígido em uma embarcação de instalação, geralmente é executada no estado da técnica pelas técnicas S-Iay ou J-Iay. Também é possível colocar um duto rígido pela técnica reel-lay. Nesse caso, o duto é fabricado e enrolado na bobina de uma embarcação de instalação em uma base de apoio ou estaleiro on-shore e então é desenrolado e endireitado durante a instalação off-shore.

[0070] Neste exemplo, a embarcação de instalação 54 é configurada para as operações do tipo S-Iay, embora outras operações de instalação, tais como J-Iay ou reel-lay, podem ser usadas. Em cada caso, uma estrutura de manifold em linha 44 pode ser incorporada no duto 18A usando as técnicas bem conhecidas para outros acessórios de dutos, tais como as montagens em T em linha.

[0071] A operação S-Iay envolve soldar juntas as sucessivas seções de tubos ou junções de tubos 56 em uma série de estações de trabalho em uma linha de fogo geralmente horizontal em uma plataforma de trabalho da embarcação de instalação 54. O duto 18A é lançado da embarcação 54 na água sobre um suporte de lançamento 58 que o arrasta a partir da embarcação 54. Uma série dos tensionadores 60 prendem o duto 18A para controlar seu movimento em relação à embarcação 54 sob a carga de tensão do vão livre do duto 18A que se estende entre a embarcação 54 e o leito marinho 14.

[0072] A Figura 5 mostra a estrutura de manifold em linha 44 ainda suportada na plataforma de trabalho da embarcação de instalação 54,

acabando de ser incorporada no primeiro duto 18A ao ser soldada nas junções de tubos adjacentes 56 como parte de uma coluna de tubos. Uma outra junção de tubos 56, mostrada aqui em linhas tracejadas, será soldada à extremidade superior da coluna de tubos, a montante da estrutura de manifold em linha 44. A jusante da estrutura de manifold em linha 44, o duto 18A estende-se sobre o suporte de lançamento 58, para dentro do mar e para baixo no leito marinho 14, embaixo e à popa da embarcação 54. A porção submersa do duto 18A é mostrada em linhas tracejadas.

[0073] A embarcação de instalação 54 pode mudar o curso tal como necessário, de modo que o primeiro duto 18A siga o trajeto desejado no leito marinho 14, tal como mostrado. No exemplo, esse trajeto recebe o primeiro duto 18A entre as cabeças de poço submarinas 16 do grupo.

[0074] A Figura 6 mostra a embarcação de instalação 54 avançando além do grupo das cabeças de poço submarinas 16. A estrutura de manifold em linha 44 agora foi lançada da embarcação 54 para dentro do mar e abaixada no leito marinho 14 como parte de uma porção colocada do primeiro duto 18A. A embarcação de instalação 54 continua então colocando o primeiro duto 18A em um trajeto apropriado até que o primeiro duto 18A tenha sido abandonado ou finalizado.

[0075] Desse modo, a estrutura de manifold em linha 44 agora se encontra em sua fundação do tipo de mudmat, tal como mostrado na Figura 3, em uma localização no leito marinho adjacente às cabeças de poço submarinas 16. Especificamente, a estrutura de manifold em linha 44 encontra-se entre o grupo de cabeças de poço 16 neste exemplo.

[0076] A Figura 7 corresponde à Figura 6, mas mostra uma embarcação de instalação 54 que também coloca o segundo duto 18B no leito marinho 14 ao lado do primeiro duto 18A. O segundo duto 18B também compreende a estrutura de manifold em linha 44 da invenção. Novamente, a embarcação 54 é mostrada aqui tendo avançado além do grupo de cabeças de poço submarinas 16, com a estrutura de manifold em linha 44 sendo lançada da embarcação 54 para dentro do mar e abaixada no leito marinho 14 como parte da porção colocada do segundo duto 18B. A embarcação de instalação 54 continua então colocando o segundo duto 18B em um trajeto apropriado até que o segundo duto 18B também tenha sido abandonado ou finalizado.

[0077] Desse modo, a estrutura de manifold em linha 44 do segundo duto 188 encontra-se agora em sua fundação do tipo de mudmat 40, tal como mostrado na Figura 3, em uma localização no leito marinho adjacente à estrutura de manifold em linha 44 do primeiro duto 18A e também entre o grupo de cabeças de poço 16 neste exemplo. A abertura ou o espaçamento entre as estruturas de manifold em linha 44 paralelas ao leito marinho 14 são de preferência menores do que 100 m e com mais preferivelmente menores do que 50m.

[0078] Finalmente, em referência à Figura 8, ela mostra os tubos conectores 26, 50 que agora conectam as estruturas de manifold em linha do primeiro e do segundo dutos aos poços submarinos adjacentes e umas às outras. Especificamente, a Figura 8 mostra os tubos conectores da ramificação de poços 26 que conectam cada cabeça de poço 16 a uma estrutura de manifold em linha associada 44 e os tubos conectores 50 que interconectam e fazem a ligação da abertura entre as estruturas de manifold em linha 44. Cada uma desses tubos 26, 50 está apto a ser abaixado no leito marinho usando um guindaste ou guincho de uma embarcação de suporte de superfície e ser posicionado e conectado sob o mar com o suporte de um ROV.

[0079] Deve ser observado que, ao contrário do arranjo da técnica anterior mostrado nas Figuras 1 e 2, nenhuma PLET ou tubos conectores em linha são interpostos entre as seções adjacentes 22 dos dutos 18A, 18B e as estruturas de manifold em linha associadas 44. Isto reduz o custo e facilita a instalação, à medida que as estruturas do manifold em linha 44 podem ser instaladas junto com seus respectivos dutos 18A, 18B após ser incorporadas em cada duto 18A, 18B a bordo de uma embarcação de instalação 54 na superfície. Assim, o número das operações de iniciação e de abandono do duto são minimizadas e não há a necessidade de transportar ou instalar tubos conectores em linha de diâmetro grande. Nem há a necessidade de uma embarcação de cargas pesadas, o que seria necessário para abaixar um único manifold maior no leito marinho.

[0080] Muitas variações são possíveis dentro do conceito da invenção. Por exemplo, as mudmats podem ser pré-instaladas no leito marinho de modo que as estruturas de manifold em linha sejam desembarcadas nos mesmos, por exemplo, tal como descrito no documento WO 2011/110950. Alternativamente, as mudmats podem ser instaladas depois que as estruturas de manifold em linha tiverem sido desembarcadas no leito marinho, por exemplo, tal como descrito no documento WO 2014/207560.

[0081] Preferivelmente, no entanto, as mudmats são instaladas com as estruturas de manifold em linha, por exemplo, sendo fixadas às estruturas de manifold em linha à bordo da embarcação de instalação e lançadas com o duto associado no mar, tal como mostrado nas Figuras 5 a 8. Nesse caso, as mudmats poderiam ser lançadas da embarcação em uma configuração dobrada compacta e então ser desdobradas em uma configuração estendida antes de ser desembarcadas no leito marinho, tal como exemplificado nos documentos WO 2012/101525 e WO 2014/135849. Isto é particularmente útil onde há um espaço restrito em torno da linha de fogo de uma embarcação de instalação S-Iay.

Claims (28)

REIVINDICAÇÕES

1. Desenho de manifold submarino que interconecta um primeiro e um segundo dutos de produção submarinos que se estendem ao lado um do outro para transportar fluidos da produção de hidrocarbonetos em uso, caracterizado pelo fato de que: cada um dentre o primeiro e o segundo dutos tem pelo menos uma porção de manifold disposta em linha, as porções de manifold em linha dos respectivos dutos são separadas estruturalmente uma da outra; e pelo menos um tubo de ligação está em comunicação fluida com as porções de manifold em linha dos respectivos dutos para prover o fluxo dos fluidos da produção entre esses dutos.

2. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos dois tubos de ligação em comunicação fluida com as porções de manifold em linha dos respectivos dutos, um primeiro desses tubos de ligação provê o fluxo dos fluidos da produção do primeiro duto para o segundo duto, e um segundo desses tubos de ligação provê o fluxo dos fluidos da produção do segundo duto para o primeiro duto.

3. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, quando conectadas pelo tubo ou tubos de ligação, as porções de manifold em linha constituem, juntas, um manifold submarino completo.

4. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as porções de manifold em linha são conectadas diretamente às seções adjacentes dos respectivos dutos.

5. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada porção de manifold em linha compreende uma seção de dutos em linha que tem interfaces de extremidade para o acoplamento de extremidade a extremidade com as respectivas seções adjacentes do duto.

6. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das porções de manifold em linha compreende pelo menos uma interface de tubo de ligação para conexão ao tubo de ligação ou a cada um dos mesmos; e pelo menos uma entrada de fluido adicional para receber um fluxo de entrada dos fluidos da produção.

7. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a entrada de fluido adicional ou cada uma delas está em comunicação fluida com uma respectiva cabeça de poço submarina através de uma respectiva ramificação de poço.

8. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma primeira e uma segunda seções de ramificação a jusante da entrada de fluido adicional ou de cada uma das mesmas, a primeira seção de ramificação se comunica com o primeiro duto em que a porção de manifold é disposta em linha, e a segunda seção de ramificação se comunica com uma porção de manifold em linha do segundo duto através de pelo menos um tubo de ligação.

9. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira e a segunda seções de ramificação compreende uma respectiva válvula de distribuição.

10. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma válvula de controle a montante da primeira e da segunda seções de ramificação.

11. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada uma das porções de manifold em linha compreende uma válvula principal disposta para controlar o fluxo dos fluidos da produção nos respectivos dutos.

12. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tubo de ligação ou cada um dos mesmos tem menos do que 100 m de comprimento.

13. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as porções de manifold em linha dos respectivos dutos em comunicação fluida umas com as outras ficam a menos de 100 m umas das outras.

14. Desenho de manifold, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as porções de manifold em linha têm as respectivas fundações separadas.

15. Desenho de manifold, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das porções de manifold em linha compreende uma fundação do tipo mudmat.

16. Porção de manifold para uso na interconexão de um primeiro e um segundo dutos de produção submarinos que transportam os fluidos da produção de hidrocarbonetos em uso, em que a porção de manifold é caracterizada pelo fato de que compreende: uma seção de dutos em linha que tem interfaces de extremidade para se acoplar com as respectivas seções de dutos adjacentes; primeira e segunda interfaces de tubo de ligação para conexão aos respectivos tubos de ligação, em que a primeira interface de tubo de ligação é uma saída e a segunda interface de tubo de ligação é uma entrada em comunicação fluida com a seção de tubulação em linha; e primeira e segunda entradas de fluido adicionais para receber os respectivos fluxos de entrada de fluido de produção, em que cada uma dentre a primeira e a segunda entradas de fluido fica a montante de um respectivo par de seções de ramificação, em que uma seção de ramificação de cada par fica em comunicação fluida com a seção de tubulação em linha e a outra seção de ramificação de cada par fica em comunicação fluida com a primeira interface de tubo de ligação.

17. Método de construção de um desenho de manifold submarino, em que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: a instalação de um primeiro duto de produção submarino que incorpora uma primeira porção de manifold em linha; a instalação de um segundo duto de produção submarino que incorpora uma segunda porção de manifold em linha; e após a instalação, o acoplamento das porções de manifold em linha umas às outras para prover o fluxo dos fluidos da produção entre o primeiro e o segundo dutos instalados.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o acoplamento das porções de manifold em linha instaladas a outras fontes de fluidos da produção.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende o acoplamento das porções de manifold em linha às cabeças de poço submarinas.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende a incorporação das porções de manifold nos respectivos dutos em uma localização de superfície e abaixamento das porções de manifold com os respectivos dutos em uma localização submarina.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende a incorporação das porções de manifold nos respectivos dutos como acessórios de dutos e instalação dos dutos, incluindo as porções de manifold pelas operações do tipo S-Iay, J-Iay ou reel-lay.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende a soldagem das porções de manifold em linha às seções adjacentes dos respectivos dutos.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, caracterizado pelo fato de que compreende o suporte da primeira e da segunda porções de manifold em linha nas fundações submarinas individuais.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende o suporte da primeira e da segunda porções de manifold em linha nas respectivas mudmats.

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 24, caracterizado pelo fato de que compreende a colocação da primeira e da segunda porções de manifold em linha em uma localização no leito marinho menor do que 100 m de distância umas das outras.

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende, na primeira porção de manifold em linha, a divisão do fluxo de entrada dos fluidos da produção em uma primeira e uma segunda seções de ramificação, a primeira seção de ramificação se comunica com o primeiro duto e a segunda seção de ramificação se comunica com o segundo duto.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a segunda seção de ramificação se comunica com o segundo duto através da segunda porção de manifold em linha.

28. Método, de acordo com a reivindicação 26 ou 27, caracterizado pelo fato de que compreende a operação de válvulas de distribuição na primeira e na segunda seções de ramificação para direcionar o fluxo de entrada para o primeiro duto e/ou para o segundo duto.