BR112020013690A2 - dispositivo e método para instalar e manipular um módulo de uma estação de tratamento submarina - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo (2) para instalar e manipular um módulo de uma estação de processamento submarina, compreendendo uma estrutura (4) destinada a ser fixada a um módulo (6) e um sistema hidráulico compreendendo cilindros hidráulicos (18), cada um compreendendo um corpo de cilindro e um pistão destinado a ser colocado em contato com um pé e móvel dentro do corpo de cilindro entre um primeiro contacto mecânico correspondente a uma posição ativada do pistão e um segundo contacto mecânico correspondente a uma posição retraída do pistão, o pistão dividindo o volume interno do corpo do cilindro numa primeira câmara e numa segunda câmara, a primeira câmara sendo fornecida com fluido hidráulico por dois circuitos hidráulicos independentes compreendendo um circuito de absorção de choques capaz de mover o pistão entre a posição ativada e uma posição intermédia localizada entre a posição ativada e a posição retraída e definida por um contacto hidráulico e um circuito de rebaixamento controlado capaz de mover o pistão entre a posição intermédia e a sua posição retraída.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPO-

SITIVO E MÉTODO PARA INSTALAR E MANIPULAR UM MÓDULO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO SUBMARINA". Antecedentes da presente invenção

[001] A presente presente invenção refere-se ao campo geral do processamento submarino de fluidos envolvidos na produção de hidro- carbonetos, por exemplo petróleo e gás, ou na exploração de recursos minerais a grandes profundidades derivadas de poços de produção submarinos.

[002] No contexto da produção de hidrocarbonetos, geralmente é necessário prosseguir com o processamento dos efluentes de produ- ção e/ou fluidos de injeção (como, por exemplo, água do mar). Para este fim, é conhecido o uso de estações de processamento submari- nas, denominadas "processamento submarino", nas quais os fluidos são processados em equipamentos colocados diretamente no fundo do mar, em vez de estarem localizados nas plataformas de produção, como é geralmente o caso. Essas estações de processamento subma- rinas têm muitas vantagens económicas, principalmente porque permi- tem evitar o transporte de fluidos para a superfície. De maneira mais geral, estas estações de processamento submarinas podem ajudar a desbloquear a exploração de novos campos que antes eram difíceis de explorar.

[003] No entanto, esta solução de processamento submarino apresenta alguns problemas. Em particular, estas estações podem exigir intervenções para operações de manutenção para as quais é necessário elevar o equipamento da estação para a superfície. Para permitir a realização dessas operações de manutenção usando barcos de manutenção convencionais e não ter que usar barcos de desenvol- vimento de campo que são caros e pouco disponíveis, pode ser ne- cessário subdividir as estações de processamento submarinas em vá-

rios subconjuntos chamados "módulos", cada um contendo parte do equipamento da estação. Dessa maneira, cada um destes módulos é suficientemente leve para ser elevado até à superfície por meio de um barco de intervenção e manutenção convencional.

[004] Com esta solução, a arquitetura da estação de processa- mento normalmente consiste numa base estrutural na qual os vários módulos são colocados e ligados. O conjunto formado pela base e pe- los módulos constitui a estação de processamento completa. Também é necessário ligar os módulos entre si e/ou com a base estrutural se os fluidos a serem processados passarem entre os diferentes módulos (a base estrutural da estação é chamada de "base de fluxo"), sendo es- sas ligações feitas por meios de ligadores verticais ou horizontais.

[005] A instalação de um módulo na base estrutural de uma esta- ção de processamento submarina é geralmente realizada por meio de um guindaste do barco de manutenção que garante a descida do mó- dulo em direção ao fundo do mar. Durante esta instalação, é necessá- rio evitar impactos excessivos para não danificar os módulos e a base. No contexto de uma ligação vertical (para o trânsito dos fluidos), este risco é ainda maior. De facto, com o impacto, as superfícies ou outros elementos dos ligadores verticais do módulo e da base estrutural po- dem ser danificados, o que exigiria a substituição desses elementos críticos e caros, a fim de evitar fugas de efluentes para o mar durante a exploração da estação de processamento. Além disso, a velocidade de aterragem na base da estação de processamento submarina (cha- mada "base de fluxo") do módulo depende muito dos estados do mar na superfície durante a instalação e a dinâmica do sistema é amplifi- cada com a profundidade da instalação.

[006] Para reduzir o impacto dos módulos na aterragem na base da estação de processamento submarina, é conhecido o uso de siste- mas instalados diretamente nos guindastes das embarcações de ma-

nutenção, possibilitando dissociar os movimentos do módulo durante a descida, a partir dos movimentos da superfície do barco. No entanto, esses sistemas de desacoplamento têm os seus limites e podem estar com defeito.

[007] Outra solução conhecida para absorver o impacto dos mó- dulos de uma estação após a aterragem na base da estação consiste em colocar amortecedores sob o módulo durante a aterragem, estando esses amortecedores na forma de cilindros hidráulicos fornecidos pela água do mar circundante. Quando o módulo aterra, os pés desses amortecedores (formados pela haste dos cilindros) retornam à sua câmara, expulsando a água do mar para fora. Para sair, a água do mar passa por orifícios de tamanhos específicos e a energia de aterragem do módulo é dissipada através da queda de pressão da água que sai da câmara quando as hastes dos cilindros afundam.

[008] Esta solução, que é funcional e relativamente eficaz na ab- sorção do impacto do módulo durante a aterragem, apresenta algumas desvantagens. Em particular, no caso de ligadores verticais, estes amortecedores não impedem o impacto entre duas superfícies dos li- gadores verticais, apenas diminuem a sua velocidade. Como resulta- do, a velocidade final do impacto não é perfeitamente controlada e de- pende dos movimentos do barco de manutenção de superfície (que determina a velocidade inicial do impacto). Além disso, se houver uma diferença na absorção de choque entre vários cilindros, isto leva a in- duzir um desequilíbrio do módulo durante a aterragem, uma vez que cada um dos amortecedores opera independentemente. Além disso, estes amortecedores são dimensionados e instalados para cada mó- dulo em particular, dificultando (até mesmo impossibilitando) a reutili- zação em outros módulos. Finalmente, as operações de manutenção nos ligadores (troca de vedação, por exemplo) dependem do guindas- te do barco e, portanto, dos seus movimentos devido ao aumento. De facto, o módulo deve ser levantado usando o guindaste, para que o(s) robot(s) de intervenção subaquática (chamado ROV para veículos com operação remota) possa(m) intervir nos ligadores. Estas operações, portanto, induzem uma repetição do risco para os ligadores verticais. Objeto e sumário da presente invenção

[009] A presente presente invenção visa, portanto, principalmente propor um dispositivo para instalar e manter um módulo de uma esta- ção de processamento submarina que não possua as desvantagens mencionadas acima.

[0010] De acordo com a presente invenção, esse objetivo é alcan- çado por meio de um dispositivo para instalação e manuseamento de um módulo de uma estação de processamento submarina, compreen- dendo uma estrutura destinada a ser fixada a um módulo e um sistema hidráulico destinado a garantir uma absorção de choques e uma rebai- xamento controlado do módulo na base da estação, o sistema hidráuli- co compreendendo uma pluralidade de cilindros hidráulicos, cada um destinado a ser ligado a um pé capaz de entrar em contato com uma base da estação de processamento submarina, cada cilindro hidráulico compreendendo: um corpo de cilindro preso à estrutura; e um pistão destinado a ser colocado em contato com um pé e móvel em translação no interior do corpo do cilindro entre um primei- ro pilar mecânico correspondente a uma posição ativada do pistão e um segundo pilar mecânico correspondente a uma posição retraída do pistão, o pistão dividindo o volume interno do corpo do cilindro em uma primeira câmara e uma segunda câmara que são seladas uma em re- lação à outra; a primeira câmara de cada cilindro hidráulico sendo forne- cida com fluido hidráulico por dois circuitos hidráulicos independentes, compreendendo um circuito de absorção de choque capaz de mover o pistão entre sua posição ativada e uma posição intermédia localizada entre a posição atvada e a posição retraída e definida por um ponto de contacto hidráulico pilar e um circuito de rebaixamento controlado ca- paz de mover o pistão entre a posição intermédia e sua posição retraí- da.

[0011] O sistema hidráulico do dispositivo de acordo com a pre- sente invenção compreende cilindros hidráulicos fixados à estrutura e cujo pistão é colocado em contato ou ligado aos pés e tem duas fun- ções: uma função de absorver os impactos ao aterrar o módulo na ba- se do estação durante a qual o pistão se move entre sua posição ati- vada (primeiro contacto mecânico) e sua posição intermédia (contacto hidráulico), e uma função de rebaixamento controlado na qual o pistão pode mover-se entre a sua posição intermédia e sua posição retraída (segundo contacto mecânico). Estas funções são implementadas por meio de dois circuitos hidráulicos independentes, nomeadamente, um circuito de absorção de choque e um circuito de rebaixamento contro- lado para todos os cilindros hidráulicos.

[0012] O dispositivo de acordo com a presente invenção é, portan- to, notável, em particular, por proporcionar um desacoplamento entre o curso de absorção de choque e o curso de rebaixamento controlado dos pistões dos cilindros hidráulicos, diferentemente dos dispositivos de absorção de choque da técnica precedente em que essas duas fa- ses são implementadas ao mesmo tempo. Desta forma, a absorção do choque durante a aterragem do módulo é realizada sem risco de con- tacto entre as superfícies dos ligadores verticais, independentemente do número de impactos. A descida para a posição final do módulo é realizada independentemente dos movimentos do barco de instalação e manutenção e, portanto, pode ser perfeitamente controlada. O dis- positivo de acordo com a presente invenção permite assim minimizar os riscos associados à instalação de módulos equipados com ligado-

res verticais. Além disso, o uso dos cilindros hidráulicos de vários es- tágios permite implementar estas funções da maneira mais compacta e leve possível.

[0013] Além disso, o dispositivo de acordo com a presente inven- ção pode permitir elevar o módulo para realizar operações de manu- tenção nos ligadores (troca de vedação, por exemplo) sem usar o guindaste do barco de manutenção. Finalmente, ao contrário dos dis- positivos de absorção de choque da técnica precedente, o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser recuperado na superfície após a instalação de um módulo, o que permite realizar a sua manu- tenção para a operação seguinte.

[0014] O pistão de cada cilindro hidráulico pode ter, numa extremi- dade localizada dentro do corpo do cilindro, uma abertura que comuni- ca com a primeira câmara e uma flange que entra em contato de ve- dação com uma parede interna do corpo do cilindro.

[0015] Neste caso, o corpo do cilindro de cada cilindro hidráulico pode ser equipado com um dedo saliente dentro da primeira câmara, o dedo tendo um diâmetro externo correspondendo substancialmente ao diâmetro interno do pistão, de modo a cooperar com a abertura do pis- tão para formar o contacto hidráulico correspondente à posição inter- média do pistão. O dedo compreende vantajosamente um tubo de descarga do circuito de rebaixamento hidráulico controlado que se abre para dentro do pistão quando este está na posição intermédia, de modo a permitir mover o pistão entre a posição intermédia e a posição retraída.

[0016] Além disso, o interior do corpo do cilindro de cada cilindro hidráulico pode compreender superfícies de apoio contra as quais a flange do pistão é capaz de entrar em contato para formar o primeiro e o segundo contacto mecânico.

[0017] Cada cilindro hidráulico pode ainda compreender uma has-

te guia que liga o dedo ao pistão e uma mola montada em torno da haste guia para auxiliar na ativação do pistão.

[0018] A segunda câmara de cada cilindro hidráulico pode ser for- necida com fluido hidráulico por um circuito de elevação hidráulica. Neste caso, o circuito de elevação hidráulica de cada cilindro hidráuli- co pode compreender ranhuras formadas numa parede externa do pis- tão que se abre fora do dispositivo e se abre para a segunda câmara.

[0019] De preferência, os circuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado compreendem, cada um, uma válvula que pode ser pilotada por um veículo operado remotamente a partir da su- perfície e uma válvula de retenção em paralelo com a válvula para permitir aumentar a taxa de fluxo de fluido de entrada após a ativação dos cilindros.

[0020] Também preferencialmente, os circuitos de absorção de choque e de rebaixamento controlado compreendem pelo menos uma válvula de alívio da pressão a jusante dos cilindros hidráulicos. Os cir- cuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado podem ser alimentados com água do mar.

[0021] O objetivo da presente invenção é também um método para instalar e manipular um módulo de uma estação de processamento submarina, em que a estrutura de um dispositivo conforme definido acima é anexada a um módulo, o método compreendendo, durante as fases de rebaixamento e aterragem do módulo numa base da estação de processamento submarina, as etapas de: ativar os respetivos pistões dos cilindros hidráulicos do dis- positivo, abrir o circuito de absorção de choques e fechar o circuito de rebaixamento controlado para absorver os impactos do módulo na ba- se da estação; e depois de o módulo pousar na base da estação, abrir o cir- cuito de rebaixamento controlado, mantendo o circuito de absorção de choques aberto para permitir o rebaixamento final da estação do mó- dulo na base da estação.

[0022] De preferência, o método compreende ainda, durante uma fase de elevação do módulo, uma etapa de bombeamento do fluido para o injetar nos circuitos de absorção de choques e nos circuitos de rebaixamento controlado para ativar os respetivos pistões dos cilindros hidráulicos do dispositivo.

[0023] Também preferencialmente, o método compreende ainda, durante uma fase de recuperação do dispositivo na superfície após a instalação do módulo na base da estação de processamento submari- na, o fecho do circuito de rebaixamento controlado e a abertura de li- gações mecânicas entre o dispositivo e o módulo para levantar o dis- positivo na superfície usando um guindaste de um barco de instalação e manutenção.

[0024] Ainda preferencialmente, o método compreende ainda uma fase de recuperação do módulo na superfície com o dispositivo recu- perado na superfície, a fase de recuperação compreendendo as eta- pas de: rebaixar o dispositivo sob a água da superfície pelo barco de instalação e manuseamento até ao módulo; fixar mecanicamente o dispositivo ao módulo; fechar a válvula do circuito de rebaixamento controlado; bombear o fluido para o injetar nos circuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado para ativar os respetivos pis- tões dos cilindros hidráulicos do dispositivo e elevar o módulo na posi- ção intermédia, no pilar hidráulico; e recuperar o módulo e o dispositivo usando o guindaste do barco de instalação e manutenção. Breve Descrição dos Desenhos

[0025] Outras características e vantagens da presente presente invenção emergirão da descrição dada abaixo, com referência aos de- senhos anexos que ilustram formas de realização exemplares da mesma sem qualquer limitação. Nas figuras: - a figura 1 é uma vista em perspetiva de um dispositivo de acordo com a presente invenção montado num módulo de uma esta- ção de processamento submarino; - a figura 2 ilustra um exemplo de arquitetura de circuitos hidráulicos do dispositivo da figura 1; - a figura 3 mostra esquematicamente uma forma de reali- zação exemplar de um cilindro hidráulico do dispositivo da figura 1; - as figuras 4A a 4D mostram as diferentes posições do ci- lindro da figura 3 de acordo com as funções do dispositivo; - a figura 5 é uma vista em perspectiva de um cilindro hi- dráulico do dispositivo de acordo com uma forma de realização alter- nativa da presente invenção; e - a figura 6 é uma vista em corte ao longo de VI-VI da figura

5. Descrição detalhada da presente invenção

[0026] A presente invenção aplica-se à manutenção de módulos que compõem uma estação de processamento submarina usada no contexto da produção de hidrocarbonetos ou de exploração de recur- sos minerais em grandes profundidades para o processamento de efluentes de produção e/ou fluidos de injeção (como água do mar).

[0027] A Figura 1 representa um dispositivo 2 de acordo com uma forma de realização (não limitativa) da presente invenção que é usada para realizar essa manutenção.

[0028] O dispositivo 2 de acordo com a presente invenção com- preende uma estrutura 4 que se destina a ser fixada (temporária ou permanentemente) na superfície superior de um módulo 6 da estação de processamento submarina.

[0029] Mais especificamente, a estrutura 4 do dispositivo compre- ende uma estrutura 8, por exemplo, de forma retangular, na qual dis- positivos de fixação de módulo são montados e nos quais os fixadores 10 também são montados para permitir a fixação das lingas 12 fixadas na extremidade de um cabo acionado por um guindaste do barco de manutenção.

[0030] O módulo 6 da estação de processamento submarina com- preende os pés 14 (em número de quatro) que deslizam nas bainhas (aqui integradas no módulo, mas que podem ser integradas como al- ternativa na estrutura do dispositivo) e que devem entrar em contato com a base da estação de processamento submarino (chamada "base de fluxo") após a aterragem do módulo. Deste modo, as forças verti- cais exercidas nos pés 14 pela base da estação após a aterragem do módulo são transmitidas aos pistões dos cilindros.

[0031] A estrutura 4 do dispositivo também compreende um siste- ma hidráulico 16 que se destina a garantir uma absorção de choques e um rebaixamento controlado do módulo na base da estação.

[0032] Este sistema hidráulico 16 compreende uma pluralidade de cilindros hidráulicos 18 que são destinados a serem ligados a um dos pés 14 do módulo. Assim, na forma de realização exemplar da Figura 1, o sistema hidráulico compreende quatro cilindros hidráulicos 18 po- sicionados nos quatro cantos da estrutura 8 do conjunto, estando es- tes cilindros em contacto com os pés 14 que deslizam através das bai- nhas ao longo do módulo.

[0033] A Figura 2 representa um exemplo de arquitetura do siste- ma hidráulico 16 que equipa o dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0034] Como indicado precedentemente, este sistema hidráulico 16 compreende quatro cilindros hidráulicos 18. Estes cilindros hidráuli- cos são cilindros de duplo estágio, que são fornecidos com fluido

(normalmente água do mar) por dois circuitos hidráulicos independen- tes, nomeadamente, o mesmo circuito de absorção de choques 22 (para todos os cilindros) e o mesmo circuito de rebaixamento controla- do 24 (para todos os cilindros).

[0035] O circuito de absorção de choques 22 compreende, a ju- sante de cada cilindro hidráulico (na direção do fluxo do fluido em dire- ção a um escape comum 26), uma válvula de alívio de pressão 28. Es- tas válvulas têm, em particular, a função de limitar a pressão nas câ- maras dos cilindros hidráulicos, libertando apenas a taxa de fluxo do fluido que é necessária. Isso permite obter uma força de absorção de choques dos cilindros (diretamente ligada à pressão nas câmaras dos cilindros) que é constante no início da fase de absorção dos choques e, assim, evita qualquer desaceleração repentina excessiva no início. Obviamente, essa função pode ser obtida graças à mesma válvula de alívio de pressão comum a todos os cilindros hidráulicos do circuito de absorção de choques.

[0036] O circuito de absorção de choques 22 também compreen- de, a jusante das válvulas de alívio de pressão 28, uma válvula 30 que é comum a todos os cilindros hidráulicos e que pode ser pilotada por um veículo de operação remota (ROV), não representado nas figuras, a partir da superfície. A pilotagem desta válvula 30 será detalhada pos- teriormente.

[0037] A jusante da válvula 30, o circuito de absorção de choques 22 também compreende um orifício de restrição 32 que permite definir o perfil da fase de absorção de choques do dispositivo. Mais especifi- camente, este orifício de restrição 32 é calibrado para controlar a ab- sorção de choques desejada e, portanto, a velocidade de impacto final.

[0038] Uma válvula de retenção 34 também é adicionada no circui- to de absorção de choques em paralelo com a válvula 30 e com o ori- fício de restrição 32 para permitir aumentar a taxa de fluxo de fluido que entra nas câmaras após a ativação dos cilindros (fase de redefini- ção do dispositivo).

[0039] A jusante, o circuito de absorção de choques 22 termina com um escape 26, que é comum com o circuito de rebaixamento con- trolado 24. Um filtro 36 pode ser adicionado a montante do escape comum 26, a fim de impedir a introdução de partículas sólidas ou or- ganismos nos circuitos hidráulicos.

[0040] O circuito de rebaixamento controlado 24 compreende, a jusante dos quatro cilindros hidráulicos, uma válvula de alívio de pres- são 38. Esta válvula é comum a todos os cilindros hidráulicos e permi- te aumentar a segurança do dispositivo em caso de um aumento aci- dental da pressão no circuito de rebaixamento controlado.

[0041] O circuito de rebaixamento controlado 24 também compre- ende, a jusante da válvula de alívio de pressão 38, uma válvula 40 que é comum a todos os cilindros hidráulicos e que pode ser pilotada pelo veículo operado remotamente a partir da superfície. A pilotagem desta válvula 40 será detalhada posteriormente.

[0042] A jusante da válvula 40, o circuito de rebaixamento contro- lado também compreende um orifício de restrição 42 que permite con- trolar a taxa de fluxo de escape do circuito de rebaixamento controlado e, portanto, a velocidade de rebaixamento do módulo durante a fase de rebaixamento do dispositivo.

[0043] Uma válvula de retenção 44 também é adicionada ao circui- to de rebaixamento controlado em paralelo com a válvula 40 e com o orifício de restrição 42 para permitir aumentar a taxa de fluxo de retor- no do fluido e auxiliar na saída dos cilindros diminuindo as quedas de pressão hidráulica.

[0044] Em relação às Figuras 3, 5 e 6, formas de realização exemplares de um cilindro hidráulico 18 montado no sistema hidráulico 16 do dispositivo de acordo com a presente invenção serão agora descritas.

[0045] Cada cilindro hidráulico 18 do sistema hidráulico 16 do dis- positivo de acordo com a presente invenção é um cilindro de duplo es- tágio. Compreende, em particular, um corpo de cilindro 46 que é fixado (temporária ou permanentemente) à estrutura do dispositivo e um pis- tão 48 cuja extremidade livre 50 se destina a ser colocada em contacto (por meio de ligação ou simples mancal) com um dos pés do módulo.

[0046] O pistão 48 é móvel dentro do corpo do cilindro 46 e divide o volume interno do corpo do cilindro numa primeira câmara 52 e nu- ma segunda câmara (ver Figuras 4B a 4D) que são vedadas uma em relação à outra.

[0047] Na sua extremidade localizada no interior do corpo do cilin- dro (em frente à sua extremidade livre 50), o pistão 48 tem uma aber- tura 56 que comunica com a câmara de rebaixamento 52, bem como uma flange 58 que entra em contato estanque com uma parede interna do corpo do cilindro após a deslocação do pistão no interior.

[0048] Após a deslocação do pistão 48 dentro do corpo do cilindro, a flange 58 é capaz de entrar em contacto mecânico contra as superfí- cies de apoio dispostas no corpo do cilindro.

[0049] Mais especificamente, na sua parte inferior, o corpo do ci- lindro compreende uma superfície de apoio inferior 60 de encontro à qual a flange 58 do pistão entra em contacto para formar um primeiro contacto mecânico correspondente a uma posição ativada do pistão (no caso das Figuras 3 e 4A).

[0050] Na sua parte superior oposta, o corpo do cilindro compre- ende uma superfície de apoio superior 62 contra a qual a flange 58 do pistão entra em contacto para formar um segundo contacto mecânico correspondente a uma posição retraída do pistão (caso da Figura 4D).

[0051] Além disso, o corpo do cilindro 46 do cilindro hidráulico é aqui substancialmente cilíndrico e é fornecido com um dedo cilíndrico

64 que se projeta dentro da primeira câmara 52.

[0052] Este dedo está centrado num eixo de rotação X-X do cilin- dro e tem um diâmetro externo D que é substancialmente igual ao di- âmetro interno d da abertura 56 formada na extremidade do pistão 48. Permite definir um contacto hidráulico do pistão correspondente a uma posição intermédia do pistão localizado entre a posição ativada e a posição retraída.

[0053] Como detalhado acima, cada cilindro hidráulico 18 do sis- tema hidráulico do dispositivo de acordo com a presente invenção é fornecido com fluido pelo circuito de absorção de choques 22 e pelo circuito de rebaixamento controlado 24.

[0054] Para este fim, o corpo do cilindro 46 tem, na sua superfície de apoio superior 62, um ou mais tubos de descarga 66 que se abrem para a câmara de rebaixamento 52 e se abrem em direção ao circuito de absorção de choques 22 acima descrito. O circuito de absorção de choques permite mover o pistão do cilindro entre o primeiro contacto mecânico e o contacto hidráulico.

[0055] Da mesma forma, no dedo 64, o corpo do cilindro compre- ende um tubo de descarga 68 que se abre para a primeira câmara 52 e se abre em direção ao circuito de rebaixamento controlado 24. O cir- cuito de rebaixamento controlado permite mover o pistão entre o con- tacto hidráulico e o segundo contacto mecânico.

[0056] Em relação às Figuras 4A a 4D, será agora descrita a ope- ração do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0057] Após a instalação de um módulo da estação de processa- mento submarina, é necessário rebaixá-lo em direção ao fundo do mar. Para este fim, o dispositivo de acordo com a presente invenção é montado no módulo e ligado à embarcação de instalação e manuten- ção na superfície através do cabo de um guindaste. O guindaste de- senrola o cabo para rebaixar o módulo em direção à base da estação de processamento submarina.

[0058] Durante esta fase de rebaixamento e aterragem o módulo na base da estação, os respetivos pistões 48 dos cilindros hidráulicos 18 do dispositivo estão na posição ativada, conforme representado nas Figuras 3, 4A e 6 (a flange 58 do pistão entra em contacto contra a su- perfície inferior de apoio 60 do corpo do cilindro).

[0059] Além disso, antes do rebaixamento do módulo, a válvula 30 do circuito de absorção de choques 22 é aberta e a válvula 40 do cir- cuito de rebaixamento controlado é fechada na superfície a bordo do barco de instalação e manutenção, a fim de absorver os impactos do módulo na base da estação, em particular devido ao inchamento que pode gerar vários.

[0060] Com o impacto dos pés do módulo na base da estação, a energia do módulo em movimento empurra os pés ligados mecanica- mente à extremidade livre 50 dos pistões dos cilindros hidráulicos. Isto tem o efeito de expelir a água presente na primeira câmara 52 em di- reção ao circuito de absorção de choques, tomando os tubos de des- carga 66 à medida que o pistão se retrai dentro do corpo do cilindro.

[0061] Ao mesmo tempo, durante esta fase de absorção de cho- ques, a segunda câmara 54 é preenchida com água do mar, por exemplo passando através de sulcos 70 formados numa parede exter- na do pistão que se abre para o exterior do dispositivo e que se abre para o interior da segunda câmara (ver Figura 5).

[0062] O final da fase de absorção de choques é definido pelo momento em que o dedo 64 do corpo do cilindro se encaixa na abertu- ra 56 do pistão (Figura 4C). A partir desta posição do pistão, a água dentro do pistão (na câmara secundária 72 criada durante a troca das Figuras 4B para 4C pelo deslocamento do pistão e representado na Figura 4C), já não pode escapar, o que impede a retração do pistão (está, portanto, em contacto hidráulico na sua posição intermédia). No final da fase de absorção de choques (a montante do segundo contac- to mecânico), a pressão no circuito de absorção de choques cai abaixo do valor definido pelas válvulas de alívio de pressão 28. No início da absorção de choques, a pressão nos cilindros e no circuito hidráulico é limitada pelas válvulas 28 que também limitam a desaceleração máxi- ma observada pelo módulo. Quando o módulo diminui o suficiente, a pressão nos cilindros cai e as válvulas 28 fecham, o fim da absorção de choques e a desaceleração associada diminuem da placa de pres- são das válvulas para cair para zero quando o módulo atinge o valor desejado de velocidade constante, antes do contacto hidráulico.

[0063] Note-se que o dedo 64 pode ter na sua extremidade livre um chanfro 64a para suavizar a paragem do pistão na posição inter- média. Deve notar-se também que o dimensionamento do orifício de restrição 32 do circuito de absorção de choques permite controlar a absorção de choques desejada durante esta fase e controlar a veloci- dade final do impacto do pistão antes que ele pare na posição inter- média.

[0064] Deve notar-se também que, após um impacto, é possível que, devido ao aumento, o módulo seja levantado novamente. Neste caso, é necessário que o sistema hidráulico do dispositivo seja redefi- nido (ou seja, que os pistões sejam ativados de novo) para absorver um novo impacto. Para este fim, como representado na Figura 6, pode ser possibilitado posicionar uma mola 74 em torno de uma haste de guia 76 ligando o dedo 64 ao pistão 48, esta mola permite auxiliar na ativação do pistão. Deve notar-se que a haste de guia 76 pode ser formada por duas hastes perfuradas e ocas e deslizando uma dentro da outra, nomeadamente uma haste 76a fixada no dedo 64 e outra haste 76b fixada no pistão 48.

[0065] Além disso, a válvula de retenção 34 do circuito de absor- ção de choques permite aumentar a taxa de fluxo de retorno de água no circuito e, portanto, também auxiliar na reativação dos pistões, re- duzindo as perdas de pressão hidráulica.

[0066] Quando o módulo tiver pousado completamente na base da estação de processamento submarina, o cabo do guindaste do barco de instalação e manutenção é relaxado e o módulo já não está ligado aos movimentos do barco. Está então na posição intermédia, os cilin- dros estando no contacto hidráulico.

[0067] O veículo operado remotamente liga-se então ao sistema hidráulico do dispositivo para abrir a válvula 40 do circuito de rebaixa- mento controlado, mantendo a válvula 30 do circuito de absorção de choques 22 aberta (Figura 4D). Esta ação permite libertar a água con- tida na câmara secundária 72, a fim de controlar o rebaixamento final do módulo.

[0068] Durante esta fase de controlo da operação de rebaixamen- to, a água presente na câmara secundária 72 é expelida em direção ao circuito de rebaixamento controlado, tomando o tubo de descarga 68 formado no dedo 64, enquanto a água presente na primeira câmara 52 continua a ser expelida em direção ao circuito de absorção de cho- ques, tomando os tubos de descarga 66.

[0069] Deve notar-se que o orifício de restrição 42 do circuito de rebaixamento controlado permite controlar a taxa de fluxo de escape e, portanto, a velocidade de rebaixamento do módulo. A posição final de altura do módulo é determinada pelos contactos dos ligadores e do próprio módulo. O comprimento total do cilindro pode, portanto, ser projetado de modo a que o segundo contacto mecânico definido pela superfície superior de apoio 62 "chegue" após o contacto dos ligadores após o rebaixamento do módulo para a posição final.

[0070] Deve notar-se também que, uma vez que o módulo alcance a posição final, o veículo operado remotamente poderá fechar os liga- dores entre o módulo e a base do dispositivo. Em seguida, realiza tes-

tes de verificação da vedação dos ligadores. No caso de uma má ve- dação, ele pode intervir diretamente nesses ligadores para trocar as vedações, por exemplo. Para este fim, basta que o veículo operado remotamente feche as duas válvulas 30 e 40 dos circuitos hidráulicos 22 e 24, se ligue ao escape 26 dos circuitos hidráulicos 22, 24 e bom- beie a água nesses circuitos para acionar os pistões dos cilindros e, assim, levante o módulo na posição alta. A água bombeada que passa pelas válvulas de retenção dos dois circuitos e, assim como as válvu- las 30, 40 estão fechadas, o módulo permanece na posição alta, mesmo quando o veículo operado remotamente para de bombear água. Desta forma, um veículo operado remotamente permite mano- brar o módulo e trocar as vedações dos ligadores. Uma vez concluída a intervenção de manutenção, o veículo operado remotamente retorna para abrir as válvulas dos circuitos hidráulicos e o módulo baixa nova- mente para a posição baixa.

[0071] Observa-se também que, uma vez instalado o módulo e na posição final na base da estação de processamento submarina, e que os testes demonstraram que não havia necessidade de intervenção adicional nos ligadores, o dispositivo pode ser recuperado. Para este propósito, a válvula 40 do circuito de rebaixamento controlado é fe- chada e, em seguida, as ligações mecânicas entre o dispositivo e o módulo são abertas (podem ser cilindros hidráulicos que libertam as alças de elevação, por exemplo, acionados pelo ROV). O dispositivo já não está ligado ao módulo. O barco de instalação e manutenção pode então rebobinar o cabo do guindaste e o dispositivo pode ser recupe- rado na superfície enquanto o módulo permanece no lugar na base da estação.

[0072] Finalmente, deve notar-se que uma vez que o dispositivo foi recuperado na superfície, o método pode ainda compreender uma fase de recuperação do módulo na superfície com o dispositivo recuperado na superfície.

Esta fase de recuperação compreende as etapas suces- sivas de rebaixar o dispositivo sob a água da superfície pela embarca- ção de instalação e manuseamento, até o módulo, de fixar mecanica- mente o dispositivo ao módulo, de fechar a válvula do circuito de con- trolo de rebaixamento controlado, de bombear o fluido para o injetar nos circuitos de absorção de choques e circuitos de rebaixamento con- trolado para ativar os respetivos pistões dos cilindros hidráulicos do dispositivo e elevar o módulo na posição intermédia, no contacto hi- dráulico, e recuperar o módulo e o dispositivo usando o guindaste do barco de instalação e manutenção.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo (2) para instalar e manusear um módulo de uma estação de processamento submarina, caracterizado pelo fato de que compreende uma estrutura (4) destinada a ser fixada a um módulo (6) e um sistema hidráulico (16) destinado a garantir uma absorção de choques e um rebaixamento controlado do módulo na base da esta- ção, o sistema hidráulico compreendendo uma pluralidade de cilindros hidráulicos (18), cada um destinado a ser ligado a um pé capaz de en- trar em contato com uma base da estação de processamento subma- rina, cada cilindro hidráulico composta: um corpo de cilindro (46) preso à estrutura (4); e um pistão (48) destinado a ser colocado em contato com um pé (14) e móvel em translação dentro do corpo do cilindro entre um primeiro contacto mecânico correspondente a uma posição de ativada do pistão e um segundo contacto mecânico correspondente a uma po- sição retraída do pistão, o pistão dividindo o volume interno do corpo do cilindro numa primeira câmara (52) e uma segunda câmara (54) que são vedadas uma em relação à outra; a primeira câmara (52) de cada cilindro hidráulico que está a ser fornecida com fluido hidráulico por dois circuitos hidráulicos inde- pendentes, compreendendo um circuito de absorção de choques (22) capaz de mover o pistão entre sua posição ativada e uma posição in- termédia localizada entre a posição ativada e a posição retraída e de- finido por um contacto hidráulico e um circuito de rebaixamento contro- lado (24) capaz de mover o pistão entre a posição intermédia e a sua posição retraída.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o pistão de cada cilindro hidráulico (18) tem, numa extremidade localizada dentro do corpo do cilindro, uma abertu- ra (56) que comunica com a primeira câmara (52) e uma flange (58)

que vem em contato estanque com uma parede interna do corpo do cilindro.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracteri- zado pelo fato de que o corpo do cilindro de cada cilindro hidráulico está equipado com um dedo que se destaca dentro da primeira câma- ra, tendo o dedo um diâmetro externo correspondendo substancial- mente ao diâmetro interno do pistão para cooperar com a abertura do pistão para formar o contacto hidráulico correspondente à posição in- termédia do pistão.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracteri- zado pelo fato de que o dedo compreende um tubo de descarga (68) do circuito hidráulico de rebaixamento controlado (24) que se abre dentro do pistão quando este está na posição intermédia, de modo a permitir mover o pistão entre a posição intermédia e a posição retraí- da.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 2 a 4, caracterizado pelo fato de que o interior do corpo do cilin- dro de cada cilindro hidráulico compreende superfícies de apoio (60, 62) de encontro às quais a flange (58) do pistão é capaz de entrar em contacto para formar o primeiro e segundo contacto mecânico.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 3 a 5, caracterizado pelo fato de que cada cilindro hidráulico (18) compreende ainda uma haste de guia (76) que liga o dedo (64) ao pis- tão (48) e uma mola (74) montada em torno da haste de guia para aju- dar na ativação do pistão.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a segunda câmara (54) de cada cilindro hidráulico é fornecida com fluido hidráulico por um circui- to de elevação hidráulico.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracteriza-

do pelo fato de que o circuito de elevação hidráulica de cada cilindro hidráulico compreende sulcos (70) formados numa parede externa do pistão que se abre fora do dispositivo e se abre para a segunda câma- ra (54).

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os circuitos de absorção de choques (22) e de rebaixamento controlado (24) compreendem, cada um deles: uma válvula (30, 40) que pode ser pilotada por um veículo operado à distância a partir da superfície; e uma válvula de retenção (34, 44) em paralelo com a válvula (30, 40) para permitir aumentar a taxa de fluxo de entrada de fluido após a ativação dos cilindros.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os circuitos de absorção de choque (22) e de rebaixamento controlado (24) compreendem, ca- da um deles, pelo menos uma válvula de alívio de pressão (28, 38) a jusante dos cilindros hidráulicos (18).

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os circuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado são fornecidos com água do mar.

12. Método para instalar e manipular um módulo de uma estação de processamento submarina, caracterizado pelo fato de que a estrutura (4) de um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 é anexada a um módulo, o método compreen- dendo, durante as fases de rebaixamento e aterragem do módulo na base da estação de processamento submarina, as etapas de: ativar os respetivos pistões dos cilindros hidráulicos do dis- positivo, abrir o circuito de absorção de choques e fechar o circuito de rebaixamento controlado para absorver os impactos do módulo na ba- se da estação; e quando o módulo aterrar na base da estação, a abertura o circuito de rebaixamento controlado mantendo o circuito de absorção de choques aberto para permitir o rebaixamento final do módulo a uma velocidade controlada na base da estação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracteriza- do pelo fato de que compreende ainda, durante uma fase de elevação do módulo, uma etapa de bombear o fluido para o injetar nos circuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado para ativar os respetivos pistões dos cilindros hidráulicos do dispositivo.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, carac- terizado pelo fato de que compreende ainda, durante uma fase de re- colha do dispositivo à superfície após a instalação do módulo na base da estação de processamento submarina, o fecho do circuito de rebai- xamento controlado e a abertura de ligações mecânicas entre o dispo- sitivo e o módulo para levantar o dispositivo à superfície usando um guindaste de um barco de instalação e manutenção.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracteriza- do pelo fato de que compreende ainda uma fase de recolha do módulo à superfície com o dispositivo recuperado na superfície, a fase de re- cuperação compreendendo as etapas de: rebaixar o dispositivo sob a água da superfície pelo barco de instalação e manuseamento até ao módulo; fixar mecanicamente o dispositivo ao módulo; fechar a válvula do circuito de rebaixamento controlado; bombear o fluido para o injetar nos circuitos de absorção de choques e de rebaixamento controlado para ativar os respetivos pis- tões dos cilindros hidráulicos do dispositivo e elevar o módulo na posi- ção intermédia, no pilar hidráulico; e recuperar o módulo e o dispositivo usando o guindaste do barco de instalação e manutenção.